加工中心換刀機(jī)構(gòu)的建模及仿真

1、加工中心換刀機(jī)構(gòu)的建模及仿真摘 要：近年來(lái)，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，加工中心也在不斷地更新?lián)Q代，降低加工時(shí) 間，提高工作效率，使零件加工過(guò)程更加快捷，方便，同時(shí)也為企業(yè)帶來(lái)了更多的利 潤(rùn)。加工中心帶有刀盤和自動(dòng)換刀裝置，以及全數(shù)字編程系統(tǒng)，各類刀具的集合使得 加工中心遠(yuǎn)遠(yuǎn)領(lǐng)先于數(shù)控車床和數(shù)控銃床等其他數(shù)控機(jī)床。木論文通過(guò)使用pro/e這種三維建模軟件來(lái)對(duì)南京巨森mces-lmh這款四合一加 工中心的換刀機(jī)構(gòu)各部件進(jìn)行建模及仿真，在建模過(guò)程中更加熟練的運(yùn)用pro/e這門 軟件，更重要的是使學(xué)牛更加直觀清晰的了解加工中心換刀機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)方式。關(guān)鍵詞：加工中心，換刀機(jī)構(gòu)，pro/e,建模，仿真modeli

2、ng and simulation machining center tool changerequipmentabstract訂n recent years, with the development of science and technology, machining centers are constantly upgrading, reduce the time of processing and improve the efficiency, and make the process of parts faster and more convenient, in the same

3、 time, bring more profits for the company. machining center with cutter automatic tool changer, and an all-digital programming system, the collection of various types of knives makes that machining centers are far ahead of other cnc machine tools, like cnc lathes and cnc milling machines.in this pap

4、erjt uses pro/e that make of three-dimensional modeling software to model and simulate various components of nanjing jusen mceslmh which is four machining centers atc agencies.by the modeling process,making students more skilled use of the pro/esoftware,and it is more important to enable students to

5、 bemore intuitive and clear to understand the movement of the machining center blade mechanism.keywords: machining center, tool changer equipment,pro/e, modeling,simulation1緒論111現(xiàn)代數(shù)字化制造業(yè)的發(fā)展11.2 加工中心的應(yīng)用及特點(diǎn)11.3加工中心換刀機(jī)構(gòu)國(guó)內(nèi)外的發(fā)展現(xiàn)狀21.4木論文的研究工作32 對(duì)加工中心整體的介紹說(shuō)明42.1對(duì)加工中心種類及結(jié)構(gòu)的了解42.1.1 加工中心的分類42.1.2加工中心結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)42.

6、2加工中心的組成52.3 加工中心的刀庫(kù)種類及其換刀形式63三維實(shí)體建模技術(shù)及軟件的了解93.1實(shí)體建模的發(fā)展93.2 pro/e三維實(shí)體建模104 加工中心換刀機(jī)構(gòu)的建模124.1換刀機(jī)構(gòu)的零部件建模124.2 換刀機(jī)構(gòu)的裝配過(guò)程224.3換刀機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)仿真265結(jié)論281.論文總結(jié)285.2 問(wèn)題及展望28參考文獻(xiàn)29致謝301緒論1.1現(xiàn)代數(shù)字化制造業(yè)的發(fā)展現(xiàn)代數(shù)字化制造技術(shù)就是為了滿足制造業(yè)提高生產(chǎn)率的需求而發(fā)展起來(lái)的。它主 要由三大部分組成，分別是數(shù)控量?jī)x、數(shù)控機(jī)床和數(shù)控刀具。這三個(gè)子系統(tǒng)既獨(dú)立發(fā) 展，乂互相促進(jìn)、相輔相成，大大地改善了勞動(dòng)力的應(yīng)用，提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率。目前, 我國(guó)的制

7、造業(yè)總產(chǎn)值高居批界榜首。目前我國(guó)數(shù)字化制造業(yè)發(fā)展呈現(xiàn)以下趨勢(shì)：1.由2d向3d轉(zhuǎn)變，形成以基于模型的定義/基于模型的作業(yè)指導(dǎo)書為核心的設(shè) 計(jì)與制造；2.趨于數(shù)字化的維修與裝配；3.數(shù)字化車間與數(shù)字化工廠，這是數(shù)字化制 造技術(shù)在車間和和工廠集成應(yīng)用和高效運(yùn)營(yíng)的全新生產(chǎn)模式，為可重構(gòu)制造及元化制 造等先進(jìn)制造模式提供輔助工具。1.2加工中心的應(yīng)用及特點(diǎn)(1) 數(shù)控加工中心相較于其他數(shù)控車床的不同點(diǎn)，也是其最大的創(chuàng)新在于它加 入了刀庫(kù)以及自動(dòng)換刀機(jī)構(gòu)的裝置。首臺(tái)加工中心在數(shù)控銃床的基礎(chǔ)上增添了自動(dòng)換 刀機(jī)構(gòu)的裝置，從而在一臺(tái)機(jī)床上同時(shí)實(shí)現(xiàn)了銃，鉆，錘，較和攻絲等多工序的集中 組合加工。隨著工業(yè)的快速

8、發(fā)展，制造業(yè)中在保證產(chǎn)品質(zhì)量的前提下，企業(yè)為得到最大化的 利益，數(shù)控加工中心成為牛產(chǎn)中不可缺少的設(shè)備，在多工序加工的過(guò)程中，會(huì)進(jìn)行頻繁 的換刀過(guò)程的處理。加工中心為提高加工效率，降低加工時(shí)間，因此，自動(dòng)換刀機(jī)構(gòu) 的裝置在加工過(guò)程中的作用變得越來(lái)越重要。伴隨著市場(chǎng)對(duì)于加工中心的需求從大規(guī) 模到了小批小量以及更加精準(zhǔn)，更加高效率的轉(zhuǎn)變，我們也應(yīng)該從更大程度上去提高 加工中心換刀機(jī)構(gòu)裝置的牛產(chǎn)效率和它的加工精度。自動(dòng)換刀的功能為數(shù)控加工中心 基木功能之一。在加工中心中，該功能的實(shí)現(xiàn)依靠自動(dòng)換刀機(jī)構(gòu)裝置。在數(shù)控加工中心上，自動(dòng)換刀機(jī)構(gòu)的投資往往可以占到整機(jī)的30 %到50%。因此,用戶應(yīng)十分重 視它的

9、工作質(zhì)量及刀庫(kù)容量，自動(dòng)換刀機(jī)構(gòu)的工作質(zhì)量集中表現(xiàn)在故障率和換刀時(shí)間 兩個(gè)方面。經(jīng)驗(yàn)和研究表明，數(shù)控加工中心的故障中有50 %以上和自動(dòng)換刀機(jī)構(gòu)有關(guān)。 因此,選用可靠性高和結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的自動(dòng)換刀機(jī)構(gòu)，可以提高整個(gè)加工中心的性價(jià)比。（2）數(shù)控加工中心是在數(shù)控銃床的基礎(chǔ)上逐漸演變而來(lái)，相對(duì)于數(shù)控銃床，數(shù) 控加工中心邁出了很大的一步，不僅僅局限于對(duì)零部件的銃削功能，更在木身基礎(chǔ)上 增加了刀庫(kù)和自動(dòng)換刀機(jī)構(gòu)。刀庫(kù)里裝有不同用途的各式刀具，可以使零部件在一次 裝夾的過(guò)程中就完成了所有的工序，大大提高了加工中心的加工效率，縮短了加工時(shí) 間，使得企業(yè)能夠在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成更多產(chǎn)品的加工，促進(jìn)了工業(yè)的急速發(fā)展，使

10、 無(wú)人化車間得到了更快發(fā)展。數(shù)控加工中心適用于一些零件形狀較為復(fù)雜、精確度要 求比較高還有產(chǎn)品更換十分頻繁的中批小批量的牛產(chǎn)。加工中心相較于其他車床和銃床，有以下優(yōu)點(diǎn)：（1）工件易裝夾，可以用一些常用的裝夾工件，j4工件的裝夾定位十分方便；（2）冷卻條件容易建立，冷卻液能夠直接到達(dá)刀具及加工表面；（3）坐標(biāo)系x、y、z三個(gè)坐標(biāo)軸和笛卡兒坐標(biāo)系完全吻合，感覺(jué)肓觀和圖紙視 角一致；（4）結(jié)構(gòu)一般為單柱式，它與相對(duì)應(yīng)的臥式加工中心相比，占地面積較小，結(jié) 構(gòu)簡(jiǎn)單，價(jià)格低廉。1.3加工中心換刀機(jī)構(gòu)i內(nèi)外的發(fā)展現(xiàn)狀工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家于二十世紀(jì)70年代開(kāi)始對(duì)加工中心自動(dòng)換刀裝置進(jìn)行研究，并獲得 了迅速發(fā)展。目前德

11、國(guó)、日本、奧地利、意大利、韓國(guó)等國(guó)家，高端的數(shù)控加工中心 上都已成功應(yīng)用安裝了自動(dòng)換刀裝置。例如德國(guó)某公司生產(chǎn)的數(shù)控加工中心，采用可 以換位的轉(zhuǎn)塔刀庫(kù)，使換刀時(shí)間等于換位和進(jìn)給時(shí)間，并帶有冋轉(zhuǎn)刀具的交換系統(tǒng)與 可交換托盤。德國(guó)公司生產(chǎn)的加工中心，都是機(jī)械手換刀，刀具布置于主軸周圍并隨 同主軸一起移動(dòng)，同時(shí)每把刀具都配有成套的換刀機(jī)械手，其刀對(duì)刀和換刀吋間僅需 要 0.5s。我國(guó)對(duì)于加工中心研究起步較晚，因此對(duì)于自動(dòng)換刀的研究也較為落后。用于多 凸輪聯(lián)動(dòng)鼓輪式換刀機(jī)構(gòu)的研制成功，為我國(guó)的自動(dòng)換刀裝置翻開(kāi)薪新的一頁(yè)，由于 其迅速可靠，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，受到了國(guó)內(nèi)外廣大用戶的好評(píng)。從上世紀(jì)八十年代起，北京

12、機(jī)床研究所、沈陽(yáng)機(jī)床集團(tuán)、大連機(jī)床集團(tuán)等，對(duì)自動(dòng)換刀機(jī)構(gòu)開(kāi)展了研究。如大連 機(jī)床集團(tuán)所研發(fā)的自動(dòng)換刀機(jī)構(gòu)刀對(duì)刀最短的換刀時(shí)間己縮短至2s以內(nèi)。發(fā)展做為工作主機(jī)的數(shù)控機(jī)床行業(yè)是發(fā)展設(shè)備制造業(yè)的關(guān)鍵。產(chǎn)品質(zhì)量的好壞是 市場(chǎng)中競(jìng)爭(zhēng)的關(guān)鍵，那么穩(wěn)定性與可靠性則是它最重要的競(jìng)爭(zhēng)。穩(wěn)定性與可靠性兩方 面是我國(guó)設(shè)備在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中的薄弱環(huán)節(jié)，當(dāng)前依舊是困擾市場(chǎng)占有率主要的問(wèn)題之 一。因此分析機(jī)床穩(wěn)定性與可靠性的現(xiàn)狀，開(kāi)發(fā)高效的穩(wěn)定性和可靠性增長(zhǎng)所需的實(shí) 用技術(shù)，減少與進(jìn)口產(chǎn)品可靠性、穩(wěn)定性的差距，己成為推進(jìn)我國(guó)機(jī)械制造業(yè)發(fā)展的 最總要環(huán)節(jié)?？偨Y(jié)國(guó)內(nèi)外的自動(dòng)換刀裝置特點(diǎn)，國(guó)產(chǎn)自動(dòng)換刀機(jī)構(gòu)與國(guó)外同類的先進(jìn)產(chǎn)品相 比

13、，在技術(shù)上有著明顯的差距，主要表現(xiàn)在：換刀速度v的主要指標(biāo)切削到切削、刀 到刀以及切屑到切屑的換刀時(shí)間與同時(shí)期的外國(guó)先進(jìn)水平有著明顯差距；機(jī)械手及刀 庫(kù)的定位精度以及精度保持性能較差，還需進(jìn)一步的優(yōu)化；自動(dòng)換刀機(jī)構(gòu)的可靠性作 為一個(gè)衡量自動(dòng)換刀機(jī)構(gòu)是否先進(jìn)的關(guān)鍵指標(biāo)，還需要有明顯提高和優(yōu)化；相對(duì)于國(guó) 外的產(chǎn)品，國(guó)內(nèi)自動(dòng)換刀機(jī)構(gòu)相關(guān)的機(jī)械設(shè)計(jì)制造及加工的工藝較為薄弱，限制了自 動(dòng)換刀機(jī)構(gòu)的創(chuàng)新與發(fā)展。總之，我國(guó)自動(dòng)換刀機(jī)構(gòu)正處于追趕外國(guó)先進(jìn)水平的階段，這需要針對(duì)我國(guó)自動(dòng) 換刀機(jī)構(gòu)的缺點(diǎn)和不足，同時(shí)聯(lián)合相關(guān)專業(yè)的廠家和專家學(xué)者對(duì)一些關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行攻 關(guān)研究，從而提高國(guó)產(chǎn)自動(dòng)換刀機(jī)構(gòu)的整體技術(shù)水平。1

14、.4本論文的研究工作本論文通過(guò)使用pro/e這種三維建模軟件來(lái)對(duì)南京巨森mces-lmh這款四合一 加工中心的換刀機(jī)構(gòu)各部件進(jìn)行建模及仿真，在建模過(guò)程中更加熟練的運(yùn)用pro/e這 門軟件，更重要的是使學(xué)生更加直觀清晰的了解加工中心換刀機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)方式以及工 作原理。采用pro/e軟件，以加工中心換刀機(jī)構(gòu)零部件三維實(shí)體模型為基礎(chǔ)，完成換刀機(jī) 構(gòu)三維實(shí)體裝配，通過(guò)定義剛體、機(jī)架、運(yùn)動(dòng)副和運(yùn)動(dòng)等實(shí)現(xiàn)換刀機(jī)械手的三維機(jī)構(gòu) 建模，對(duì)換刀機(jī)構(gòu)的換刀動(dòng)作進(jìn)行運(yùn)動(dòng)仿真，縮短換刀換刀運(yùn)動(dòng)時(shí)間。2對(duì)加工中心整體的介紹說(shuō)明2.1對(duì)加工中心種類及結(jié)構(gòu)的了解2.1.1加工中心的分類加工屮心常常按照主軸所在空間相處的形態(tài)分

15、為臥式加工屮心和立式加工屮心， 加工屮心的主軸換刀處在機(jī)床處于垂直狀態(tài)形態(tài)的稱做立式加工屮心，同理，主軸在 機(jī)床處于水平狀態(tài)形態(tài)的稱做臥式加工屮心。主軸能夠垂直和水平相互轉(zhuǎn)換的，稱做 五面加工屮心（立臥式加工中心），也被稱為復(fù)合加工屮心。按加工屮心的立柱數(shù)量 可分為；單柱式與雙柱式（龍門式）。按照加工屮心同時(shí)控制的坐標(biāo)數(shù)和運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)數(shù)可以分為：三軸二聯(lián)動(dòng)、三軸三聯(lián) 動(dòng)、四軸三聯(lián)動(dòng)、五軸四聯(lián)動(dòng)、六軸五聯(lián)動(dòng)等。三軸、四軸是指加工屮心所擁有的運(yùn) 動(dòng)坐標(biāo)數(shù)，而聯(lián)動(dòng)指的是控制系統(tǒng)能夠同時(shí)控制運(yùn)動(dòng)的坐標(biāo)數(shù)，從而來(lái)實(shí)現(xiàn)刀具相對(duì) 于工件所處的位置與速度控制。按工作臺(tái)的功能和數(shù)量可以分為：雙工作臺(tái)、單工作臺(tái)，和多

16、工作臺(tái)加工屮心。2.1.2加工中心結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)（1）數(shù)控機(jī)床具有高剛度、強(qiáng)抗振性。為了達(dá)到加工中心自動(dòng)化高、速度高、 精度高、可靠性高的要求，那么加工中心的動(dòng)剛度、靜剛度和及系統(tǒng)的阻尼比n都應(yīng) 該高于普通的機(jī)床（機(jī)床的靜剛度:機(jī)床在靜態(tài)力的作用下表現(xiàn)的剛度;機(jī)床的動(dòng)剛度: 機(jī)床在動(dòng)態(tài)力的作用下表現(xiàn)的剛度）。（2）機(jī)床傳動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)十分簡(jiǎn)單，高傳遞精度，高速度。伺服電機(jī)可驅(qū)動(dòng)加 工中心的傳動(dòng)裝置，省去了齒輪傳動(dòng)的機(jī)構(gòu)，傳遞精度十分高，速度十分快。（3）主軸系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，無(wú)齒輪箱變速系統(tǒng)（其中特殊的也只可以保留12級(jí)的 齒輪傳動(dòng)），并可進(jìn)行無(wú)級(jí)調(diào)速。目前數(shù)控加工中心超過(guò)95%的主軸傳動(dòng)都是采用的 交

17、流主軸伺服系統(tǒng)，它的速度可以從1020000r / min無(wú)級(jí)變速。一般來(lái)講，驅(qū)動(dòng)主 軸伺服電機(jī)的功率都很大，是普通機(jī)床的1至2倍，由于采用的是交流伺服系統(tǒng)，輸 出與實(shí)際消耗保持同步，不存在那種浪費(fèi)電力的情況，所以其工作效率十分高。因此, 從節(jié)能的角度來(lái)看，加工中心也是一種節(jié)能型的設(shè)備；（4）加工中心在連接件間的導(dǎo)軌都是運(yùn)用了新型構(gòu)和耐磨損材料，能長(zhǎng)時(shí)間的 保證導(dǎo)軌的精度，與導(dǎo)軌配合面是用聚四氟乙烯貼層來(lái)間隔。這樣處理有以下優(yōu)點(diǎn)：a減振消聲；b.耐磨性好；c.摩擦系數(shù)?。籨.工藝性好。因此加工中心擁有的 精度壽命要高于一般的機(jī)床；（5）有換刀機(jī)構(gòu)和刀庫(kù)。這兩個(gè)方面是加工中心與數(shù)控錘床和數(shù)控銃床

18、最主要 的主要區(qū)別，大大提升了加工中心的功能及其自動(dòng)化加工的能力。刀庫(kù)容量相差也較 大，少的只有幾把，多的可以達(dá)到幾百把。這些刀具可以通過(guò)換刀裝置來(lái)達(dá)到自動(dòng)調(diào) 用和更換，也可以通過(guò)數(shù)控系統(tǒng)管理刀具的壽命；（6）有全面的控制系統(tǒng)功能。它不但可以控制刀具自動(dòng)加工的進(jìn)行，還可以控 制和管理刀庫(kù)，從而實(shí)現(xiàn)刀具的自動(dòng)交換。在控制系統(tǒng)的快速發(fā)展中，它的智能化也 越來(lái)越高。在線檢測(cè)這一功能也可以在加工過(guò)程中實(shí)現(xiàn)，對(duì)于檢測(cè)出的偏差系統(tǒng)可以 進(jìn)行自動(dòng)修正，確保第一件工件能夠加工一次成功，使得廢品率降低。2.2加工中心的組成加工中心的結(jié)構(gòu)由兩大部分組成：1 主機(jī)部分；2控制部分。加工中心的主機(jī)主要體現(xiàn)為由機(jī)械結(jié)構(gòu)

19、組成的部分，主要包括包括：床身、工作 臺(tái)、主軸箱、底座、橫梁、立柱、進(jìn)給機(jī)構(gòu)、換刀機(jī)構(gòu)、刀庫(kù)、輔助系統(tǒng)（輔助系統(tǒng)有 三部分：潤(rùn)滑、氣液、冷卻）等。加工中心的控制部分由兩方面組成：1 軟件部分；2.便件部分。軟件部分：控制 程序和系統(tǒng)程序。硬件部分：1 可編程序控制器k簡(jiǎn)寫為plc3； 2.數(shù)字控制裝置k簡(jiǎn) 寫為cnc3； 3.主軸驅(qū)動(dòng)裝置；4.輸出輸入設(shè)備；5顯示裝置。根據(jù)主體來(lái)劃分，由以下的幾大部分組成加工中心：基礎(chǔ)部件工作臺(tái)、床身、立柱三個(gè)部件組成了基礎(chǔ)部件，它是 加工中心的基本結(jié)構(gòu)。這三個(gè)部分在工作中要承受靜載荷，也 得要承受在切削加工過(guò)程中做產(chǎn)生的動(dòng)載荷。因此，數(shù)控加工 中心這三個(gè)部分

20、，必須要有高剛度，材質(zhì)又鑄造而成。主軸部件主軸電動(dòng)機(jī)、主軸箱、主軸軸承和主軸等幾大部件組成了 加工中心的主軸部件。主軸的作用是加工中心在切削加工過(guò)程 中的功率輸出；它的定位準(zhǔn)確性和旋轉(zhuǎn)精度，很大程度上可以 影響在加工中的加工精度。數(shù)控系統(tǒng)可編程序控制器、cnc裝置、面板操作系統(tǒng)以及伺服驅(qū) 動(dòng)系統(tǒng)等四部分組成了數(shù)控系統(tǒng)，這是執(zhí)行加工過(guò)程和順序控 制動(dòng)作的中心。cnc是對(duì)位置進(jìn)行控制的系統(tǒng)，控制過(guò)程包 括了進(jìn)行插補(bǔ)運(yùn)算，對(duì)數(shù)據(jù)處理，從而來(lái)獲得理想狀態(tài)下的運(yùn) 動(dòng)軌跡，將信息輸出給了執(zhí)行部件，最后加工出要求的工件。自動(dòng)換刀系統(tǒng)機(jī)械手、刀庫(kù)等部件組成了換刀系統(tǒng)。更換刀具的時(shí)候， 由數(shù)控系統(tǒng)根據(jù)所需要的命

21、令發(fā)出指令，機(jī)械手起到了交換刀 具的作用，從刀庫(kù)中選擇合適的刀插入主軸孔，其次將主軸上 的刀具取下，重新放回刀庫(kù)，最后整個(gè)換刀過(guò)程結(jié)束。輔助裝置冷卻，潤(rùn)滑，防護(hù)，排屑，氣動(dòng)，渡壓和檢測(cè)系統(tǒng)幾個(gè)部 分組成加工中心的輔助裝備。切削運(yùn)動(dòng)不需要上述的部分育接 參與，但他們卻是在加工過(guò)程中不可或缺的。確保加工效率、 可靠性和加工精度能夠達(dá)到要求。2.3加工中心的刀庫(kù)種類及其換刀形式換刀機(jī)構(gòu)和刀庫(kù)兩部分組成了數(shù)控加工中心的自動(dòng)換刀裝置。存放刀的刀庫(kù)有很 多樣式，我們一般常見(jiàn)的有盤式刀庫(kù)和鏈?zhǔn)降稁?kù)這兩類（如圖2.1和2.2）o相較于盤 式刀庫(kù)，鏈?zhǔn)降稁?kù)存放刀具的有較大的容量。2.1盤式刀庫(kù)2.2璉式刀庫(kù)在刀

22、具交換的過(guò)程中，一般采用機(jī)械手；而沒(méi)有機(jī)械手，由主軸肓接使刀與刀庫(kù) 接觸，完成交換刀具的裝置，被稱為無(wú)臂換刀裝置(木論文在設(shè)計(jì)過(guò)程中采用的即為 無(wú)臂換刀裝置)。刀庫(kù)也可分為圓盤式刀庫(kù)以及機(jī)械手式刀庫(kù)，特點(diǎn)如下：1、圓盤式刀庫(kù)圓盤式刀庫(kù)中的每柄刀都有自己相對(duì)的位置，也就是說(shuō)每個(gè)刀位都有固定的號(hào) 碼，從一號(hào)編到n號(hào)(n為刀庫(kù)容量)，被稱為刀號(hào)的地址。換刀過(guò)程中將刀具放入某 一刀位后，無(wú)論該刀具更換多少次，總是在該刀位內(nèi)。其特點(diǎn)如下：(1) 較低的制造成木。刀庫(kù)中我們需要保證刀庫(kù)體以及分度盤的加工精度達(dá)到要 求即可，刀庫(kù)的分度一般均采用的是“馬氏機(jī)構(gòu)”，這種結(jié)構(gòu)很經(jīng)典，刀庫(kù)移動(dòng)的動(dòng) 力首選氣缸。裝配

23、調(diào)整的過(guò)程中十分方便，維護(hù)比較簡(jiǎn)單。因此對(duì)于一般機(jī)床的制造 商都可以自己制作。(2) 每次加工中心開(kāi)啟以后，刀庫(kù)必須返回原點(diǎn)，即“回零”，刀庫(kù)在轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中, 只要擋板靠近了開(kāi)關(guān)，數(shù)控系統(tǒng)就會(huì)將選取的刀默認(rèn)為1號(hào)。以此為基準(zhǔn)，“馬氏機(jī) 構(gòu)”旋轉(zhuǎn)的次數(shù)即為選取的刀號(hào)數(shù)。在機(jī)床工作的狀態(tài)下，現(xiàn)使用的刀就會(huì)被記憶。 刀具更換時(shí)，均按照離自己最近的刀號(hào)旋轉(zhuǎn)，例如：刀庫(kù)中容量是18,現(xiàn)在刀庫(kù)位置 為8,要換到10號(hào)位置，那么，按照最近距離換刀原則，刀庫(kù)為順時(shí)針旋轉(zhuǎn)。如要換 6號(hào)位置，刀庫(kù)是逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)。在加工中心關(guān)閉俺，刀具原有的記憶清零。(3) 圓盤式刀庫(kù)的換刀時(shí)間與國(guó)外相比時(shí)間較長(zhǎng)，國(guó)內(nèi)換刀時(shí)間一般為8

24、秒以上。(4) 圓盤式刀庫(kù)容量受到其直徑限制，一般40號(hào)刀柄的低于25把，50號(hào)刀柄的 低于21把，因此，有些大型龍門機(jī)床則將圓盤刀庫(kù)轉(zhuǎn)變?yōu)殒準(zhǔn)降稁?kù)，容量可達(dá)60把。2、機(jī)械手刀庫(kù)機(jī)械手刀庫(kù)換刀，顧名思義即隨機(jī)地址的換刀。刀庫(kù)沒(méi)有編號(hào)，這種刀庫(kù)最大的 優(yōu)點(diǎn)是換刀快，節(jié)約時(shí)間，位置可靠。特點(diǎn)如下：(1) 制造成木相比于圓盤式刀庫(kù)較高。刀庫(kù)由多個(gè)刀套鏈?zhǔn)浇M成，凸輪控制了機(jī) 械手換刀中的步驟，對(duì)于零件加工步驟繁瑣。在裝配調(diào)試的過(guò)程中也十分復(fù)雜，因此, 對(duì)于機(jī)械手刀庫(kù)的制作均由專業(yè)的廠家來(lái)制作。(2) 對(duì)刀號(hào)計(jì)數(shù)的原則。同固定地址選刀，將基準(zhǔn)定位在1號(hào)位置。這個(gè)1號(hào)位 置不是程序中的tl(l號(hào)刀)，而

25、是1號(hào)刀套。系統(tǒng)中的刀具表有兩欄內(nèi)容。一是上述 的刀套號(hào)，另外的則是對(duì)應(yīng)上述刀套號(hào)的程序刀號(hào)，即tno例如：現(xiàn)在編寫一個(gè)五把 刀的程序，刀具的基準(zhǔn)，起始是1號(hào)刀套，裝t1, 2號(hào)刀套中裝t2,當(dāng)主軸上1號(hào) 刀在加工的時(shí)候，2號(hào)刀已經(jīng)準(zhǔn)備完畢，換刀動(dòng)作結(jié)束后，餓時(shí)候1號(hào)刀換進(jìn)2號(hào)刀 套,3號(hào)刀加工時(shí)，2號(hào)刀對(duì)應(yīng)裝在3號(hào)里。綜上，tn刀具安裝在t (n+1)的刀套里。 與圓盤式刀庫(kù)最大的區(qū)別是，數(shù)控系統(tǒng)在加工中心關(guān)機(jī)后不“回零”，它對(duì)刀具號(hào)和 刀套號(hào)永久記憶，那必須在刀具表中強(qiáng)行修改每一個(gè)刀套號(hào)所對(duì)應(yīng)的刀具號(hào)才可以 “回零”。(3) 機(jī)械手換刀所需要的時(shí)間為4秒，大大縮短了換刀時(shí)間。(4) 刀庫(kù)容

26、量大,一般有：18、20、30、40、60等。(5) 凸輪箱需在固定時(shí)間內(nèi)更換可以冷卻、潤(rùn)滑的齒輪油。加工中心以刀庫(kù)式自動(dòng)換刀為主。自動(dòng)換刀系統(tǒng)有兩部分：刀庫(kù)以及換刀機(jī)構(gòu)。 它是加工中心使用最廣泛的一種換刀方法。換刀動(dòng)作復(fù)雜，首先將全部道具安裝在固定的刀柄上，對(duì)其尺寸進(jìn)行預(yù)調(diào)整，按 照固定的方法裝入刀庫(kù)，換刀時(shí)系統(tǒng)刀庫(kù)中按照程序選刀，通過(guò)換刀機(jī)構(gòu)從刀庫(kù)和主 軸的固定位置上取出對(duì)應(yīng)的刀具。在換刀動(dòng)作完成以后，主軸將新的刀具從換刀機(jī)構(gòu) 上取下，將上一柄刀具放入刀庫(kù)中應(yīng)在的位置。加工中心在自動(dòng)換刀過(guò)程中，在刀庫(kù)與主軸間起到裝卸和傳遞刀具的裝置被稱作 自動(dòng)換刀機(jī)構(gòu)。有兩種方式如下：(1) 無(wú)機(jī)械手換刀

27、。換刀過(guò)程中，須將上一柄刀送回至刀庫(kù)，隨后從刀庫(kù)中取出下 一個(gè)動(dòng)作所要用到的刀具，由于兩個(gè)動(dòng)作不能再同一時(shí)間進(jìn)行，所需時(shí)間比較長(zhǎng)。(木 論文設(shè)計(jì)中采用的為無(wú)機(jī)械手換刀機(jī)構(gòu))(2) 機(jī)械手換刀。這種換刀方式應(yīng)用得十分廣泛，由于機(jī)械手換刀動(dòng)作靈活性高， 因此減少了換刀時(shí)間，提高了工作效率。3三維實(shí)體建模技術(shù)及軟件的了解3.1實(shí)體建模的發(fā)展三維實(shí)體建模技術(shù)，通過(guò)計(jì)算機(jī)能夠識(shí)別的形式，對(duì)實(shí)物加以定義描述，再以特定 的數(shù)學(xué)形式對(duì)計(jì)算機(jī)定義的實(shí)物進(jìn)行描述，在計(jì)算機(jī)內(nèi)構(gòu)建出實(shí)物模型（簡(jiǎn)稱計(jì)算機(jī) 建模）。這是機(jī)械設(shè)計(jì)重要的輔助技術(shù)。在1960年后，三維實(shí)體建模這一全新的理念出現(xiàn)在熱衷于機(jī)械的人們面前，然 而由

28、于理論和技術(shù)的差距，使得技術(shù)發(fā)展緩慢。在1970年以后，在建模界出現(xiàn)了一 種十分簡(jiǎn)便，而且容易掌握的系統(tǒng)，這種系統(tǒng)就是cad/cam系統(tǒng)，它可以用來(lái)對(duì)三 維實(shí)體模型建模，這也使得三維建模技術(shù)不僅僅在理論上，同時(shí)在應(yīng)用和算法上有了 很大的進(jìn)步；這門技術(shù)經(jīng)過(guò)了 40年的沉淀，到了今天，實(shí)體建模技術(shù)的使用更加成 熟。這門技術(shù)經(jīng)過(guò)了 4次重大的改革，首先是60年代末所創(chuàng)建出來(lái)的“線框模型”； 其次是80年代由美國(guó)科學(xué)家得到的“實(shí)體造型系統(tǒng)”；隨后是80年代中期成熟的”特 征參數(shù)技術(shù)s最后一次是90年代的”變量化技術(shù)覽這次技術(shù)的大改革可以分為兩個(gè) 階段：第一是1973年英國(guó)布雷德提出通過(guò)六種體素來(lái)對(duì)機(jī)械

29、零部件進(jìn)行設(shè)計(jì)的思想, 和80年代初期requlcha兩篇關(guān)于三維實(shí)體建模的論文，這10年的進(jìn)步，為三維實(shí)體 建模技術(shù)在日后的改革中奠定了牢固的根基，所以這段時(shí)期是主要時(shí)期。第二階段則 是從1983年到1992年，這第二個(gè)十年是這一技術(shù)的飛速發(fā)展，同時(shí)在工程中被加以 運(yùn)用的時(shí)期，在這十年期間，requlcha撰寫了第二篇關(guān)于三維建模的綜述性文章。正 則集這一重要的理論也在三維建模中初次出現(xiàn)，隨后在這一研究的方向上乂向著非正 則集另外一種理論進(jìn)行拓展，這一新理論用來(lái)求解非流形實(shí)體。rossignac將cgs這 一重要的理論進(jìn)行拓展，構(gòu)造性非正則兒何理論也隨著cgs的托寬發(fā)展起來(lái)。在兒 何造型中，

30、例如流形、復(fù)形等拓?fù)淅碚摼梢杂脕?lái)采用。今天，無(wú)論是國(guó)內(nèi)，還是在 國(guó)外，cad/cam這個(gè)領(lǐng)域中用于實(shí)體建模軟件的規(guī)模越來(lái)越壯大。實(shí)體建模不只是 局限于平面，同時(shí)在自由型曲面、二次曲面及裁剪曲面中也得到了廣泛的應(yīng)用。三維建模方法是在處理數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上建立實(shí)體模型的表述。由于存儲(chǔ)方式存在的不 同，三維建模可以分為三個(gè)部分：“三維表面建?！?、“三維線框建?！焙汀叭S實(shí)體 建?！薄ＨS表面模型：首先構(gòu)架線框模型的數(shù)據(jù)，完善與模型的每個(gè)面有關(guān)的數(shù)據(jù); 三維線框模型：將棱線，交線和輪廓線等可以表述實(shí)體特征的線條作為形狀參數(shù)對(duì)實(shí) 物進(jìn)行建模；線框建模數(shù)據(jù)簡(jiǎn)單易操作，建模過(guò)程中使用的時(shí)間較短；三維實(shí)體模型:(這

31、種實(shí)體建模的手段又稱“邊界表示法”，通過(guò)明確定義點(diǎn)、線、面之間的具體關(guān) 系以及實(shí)體在各個(gè)面上有哪些具體信息的方法)在擁有表面模型的條件下，通過(guò)增減 實(shí)物在每一個(gè)表面上的信息來(lái)構(gòu)建模型。根據(jù)建模技術(shù)的進(jìn)步中總結(jié)，在計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)進(jìn)展中，發(fā)展的根木動(dòng)力可以讓 具有精準(zhǔn)和靈活的產(chǎn)品信息來(lái)促進(jìn)。在這一技術(shù)中，三個(gè)十分重要的部分分別是：三 維線框建模、二維平面制圖和三維表面建模。使得描述產(chǎn)品的技術(shù)向著更高的層次去 發(fā)展，去進(jìn)步。三維建模與二維繪圖相比，有著很大的不同。二維繪圖僅僅是在平面 上去完成，但三維建模卻是在立體的空間中去構(gòu)建，新創(chuàng)建的實(shí)體擁有長(zhǎng)、寬、高三 個(gè)不同的方向及尺寸。三維實(shí)體建模能夠在構(gòu)

32、建過(guò)程中使實(shí)體的各種尺寸信息得到充 分的展示，同時(shí)它的其他信息，比如轉(zhuǎn)動(dòng)慣量、質(zhì)量也能夠得到全方位的體現(xiàn)；具體 操作的過(guò)程中，實(shí)體也和操作人員平時(shí)積攢的經(jīng)驗(yàn)相一致，體現(xiàn)了三維建模軟件的優(yōu) 越性。在三維建模的過(guò)程中，首先要確定的是工作空間的坐標(biāo)系，不僅僅是原點(diǎn)，還有 基準(zhǔn)平面和坐標(biāo)軸。實(shí)體的掃描軌跡或特征截面在草繪平面里面可以得到，旋轉(zhuǎn)、拉 伸、掃描二維特征截面等，然后根據(jù)截面特征去確定指令所達(dá)到的一些標(biāo)準(zhǔn)，最后生 成基木的一些三維模型。構(gòu)建三維模型必須要有實(shí)體的基木特征，遇到復(fù)雜的三維模 型可以通過(guò)不同的指令來(lái)按照設(shè)計(jì)要求進(jìn)行組合裝配以達(dá)到模型所需要的標(biāo)準(zhǔn)。3.2 pro/e三維實(shí)體建模pro

33、/engineer是世界上第一個(gè)使用參數(shù)化的繪圖建模軟件，剛剛起步它的基于 特征的設(shè)計(jì)、尺寸驅(qū)動(dòng)就得到了廣大用戶的青睞。到如今，它在三維造型軟件的領(lǐng)域 里仍讓留有垂要的地位。pro/e是目前國(guó)際上功能強(qiáng)大、使用最為廣泛的建模仿真軟 件。pro/e的主要特征如下：(1)單一數(shù)據(jù)庫(kù)。pn)/e在同一個(gè)基層上的數(shù)據(jù)中加以應(yīng)用，三維實(shí)體模型可以直 接產(chǎn)生二維工程圖，而口圖中自動(dòng)標(biāo)注，無(wú)需重復(fù)標(biāo)注，在修改一處的尺寸同吋，另 一處也會(huì)自動(dòng)更改。同時(shí)，制造、組合等相關(guān)聯(lián)的零件圖形中的尺寸也會(huì)隨之改變。 換言之，整個(gè)圖形中的尺寸環(huán)環(huán)相扣，每個(gè)都會(huì)對(duì)相關(guān)的尺寸產(chǎn)牛干涉。(2) 參數(shù)化建模。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，運(yùn)用智能

34、化去構(gòu)建模型，例如孔、拉伸、旋轉(zhuǎn)、 開(kāi)槽及倒角等。同時(shí)根據(jù)需要來(lái)插入、刪除、重新定義等步驟也不會(huì)影響整體。這些 獨(dú)特的特征都可以運(yùn)用刀組合，裝配的過(guò)程中去。通過(guò)選取的特征來(lái)限制它的幾何尺 寸，還有一些非幾何屬性，通過(guò)修改參數(shù)，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的進(jìn)一步開(kāi)發(fā)。(3) 模塊齊全方便。這一軟件幾乎涉及了所有工程中需要的模塊，同時(shí)pro/e這么 軟件入手簡(jiǎn)單，操作容易。工作人員可以在這一個(gè)軟件中完成所有的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)。4加工中心換刀機(jī)構(gòu)的建模4.1換刀機(jī)構(gòu)的零部件建模1.對(duì)于刀庫(kù)的構(gòu)建首先，雙擊打開(kāi)pro/e軟件因，在軟件右上方找到新建指令的圖標(biāo)口 ,單擊它, 出現(xiàn)如圖4的界面，選擇構(gòu)建類型為零件° 口零

35、件，并且改名為“刀庫(kù)”。取消 使用缺省模板叵使用缺省模板,單擊確認(rèn)，出現(xiàn)如圖4的界面，在出現(xiàn)的模板中選 擇標(biāo)準(zhǔn)模板，使得我們的后面的操作在標(biāo)準(zhǔn)模板下進(jìn)行。下一步，開(kāi)始進(jìn)行刀庫(kù)的建模。翹*0 0 9ft:百制造:囤鋼6 粧i訂魅布局-也標(biāo)記itoool夏合oft:主體線束2emsj)art_$olidmodeled by空inlbsj>arwcad公用名和躍w圖4.1新建頁(yè)面復(fù)制相關(guān)繪圖圖4.2缺省頁(yè)面在“插入”的菜單下.彳先取“粉伸”梧今.也可以祚軟件右側(cè).單擊“特伸”指 令的圖標(biāo)血，隨后出現(xiàn)回口回 195.13 %刃匚這一工作欄，單擊圖標(biāo)“放置”按鈕，出現(xiàn)選取個(gè)項(xiàng)目i定義丨這一界面，單

36、擊“定義”，選擇“front”、“top”、“right”中的任意一個(gè)基準(zhǔn)面， 隨即“草繪”按鈕變亮，單擊“草繪”按鈕，進(jìn)入草繪界面，如圖4.1。在草繪界面中做出如圖4.1所示的圖形（內(nèi)徑為550的圓形），單擊對(duì)勾,完成草繪。圖4.3草繪界面圖4.4草繪圓形編輯零件的厚度：10mm。選擇它的深度方式為貫穿，即廿對(duì)稱二得到了刀庫(kù)圓盤的基礎(chǔ)底面，如圖4.5。圖4.5基盤（1）下一步，通過(guò)“拉伸”指令在圓盤表面做出如圖4.6所示的圖面。接著，我圖4.6基盤底座們開(kāi)始做圓盤上所出現(xiàn)的與刀具對(duì)應(yīng)的刀口。單擊“拉伸”指令，點(diǎn)擊選擇切除材料 的按鈕力，接下來(lái)的步驟與上述做圓盤的步驟相同，選擇的切除基面為圓盤

37、的“front”面，如圖4.7所示。進(jìn)入草繪界面，首先右擊出現(xiàn)“參照”按鈕，點(diǎn)擊出現(xiàn)選取參照的界面，將光標(biāo)移動(dòng)到圓盤邊上，會(huì)顯示出圓盤的外輪廓，單擊之，則圓 盤外輪廓成為了草繪中可以參考的參照面。經(jīng)過(guò)測(cè)量得知選取的刀具刀柄肓徑為50,因此，單擊繪圓指令° ,在上述圓盤外輪廓上，單擊出現(xiàn)圓形圖案，將尺寸定 位直徑為50的圓，如圖4.8,單擊對(duì)勾，完成草繪，將尺寸深度定為貫穿，使得切除圖4.8刀盤缺口到底。完成以后，選擇嚴(yán)拉伸切除的部分，在“編輯”的下拉菜單中單擊陣列，或 者是點(diǎn)擊“陣列”指令型!，出現(xiàn)陣列設(shè)置界面，單擊陣列方式,選擇根據(jù)“軸”陣 列，點(diǎn)擊選取圓盤軸線作為旋轉(zhuǎn)軸，出現(xiàn)人5

38、45 00蟲(chóng)這個(gè)界面，在南京巨森的加工中心刀庫(kù)容量是8柄刀，因此，旋轉(zhuǎn)間隔是45。,單擊對(duì) 勾，得到了如圖4.9所示的零件。圖4.9陣列（3）根據(jù)實(shí)體的加工中心刀庫(kù)樣式，通過(guò)“拉仲”、“拉仲切除”的步驟，得到 一個(gè)缺口，點(diǎn)擊“陣列”指令，同上述截面相平刀盤軸線作為旋轉(zhuǎn)軸，平均分 出&個(gè)缺口，將得到如圖4.10的模型，圖中缺口的半徑需要與刀具刀柄相匹配, 因此，缺口直徑為50.圖4.10陣列口根據(jù)刀盤與電動(dòng)機(jī)的配合，在推動(dòng)刀盤轉(zhuǎn)動(dòng)的過(guò)程中需要一個(gè)接口，通過(guò)計(jì)算得 到其尺寸。選擇圖4.10中的深色平面為基準(zhǔn)面，點(diǎn)擊“拉伸”指令，并且按下“切除” 按鈕，在草繪界面畫出所需要的截面，深度與上圖

39、中缺口相同。選取新生成的截面， 點(diǎn)擊“陣列”指令，同上述截面相同，選取刀盤軸線作為旋轉(zhuǎn)軸，平均分出8個(gè)缺口 最終得到了如圖4.11的模型。圖4.11完整刀盤2.對(duì)于轉(zhuǎn)動(dòng)件的構(gòu)建轉(zhuǎn)動(dòng)件是驅(qū)動(dòng)刀盤轉(zhuǎn)動(dòng)的一個(gè)零件，它與電動(dòng)機(jī)將刀盤和氣缸連接在了一起，使 得刀盤可以360。旋轉(zhuǎn)，同時(shí)電動(dòng)機(jī)給了刀盤動(dòng)力，通過(guò)連接件進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。根據(jù)測(cè)量以 及大量的計(jì)算，我們得到了轉(zhuǎn)動(dòng)件的尺寸。下面，開(kāi)始對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)件進(jìn)行建模。首先,點(diǎn)擊“拉伸”指令止，在“top”基準(zhǔn)平面上單擊，進(jìn)入草繪界面，做出 連接件的基礎(chǔ)圖形，如圖4.12所示，然后點(diǎn)擊完成。接下來(lái)設(shè)置連接件的厚度為10.圖4.12轉(zhuǎn)動(dòng)件草繪選取轉(zhuǎn)動(dòng)件的屮心，以轉(zhuǎn)動(dòng)件的表面

40、作為基準(zhǔn)平面，在草繪界面中畫出一個(gè)直徑 為20的圓，通過(guò)“拉伸”指令，深度為25的圓柱體，作為電動(dòng)機(jī)連接的部位。在轉(zhuǎn)動(dòng)件的上，點(diǎn)擊“拉伸”指令，進(jìn)入草繪界面，做出如圖4卿圖形。該環(huán)形 圖形與以組成-個(gè)育徑為50的圓，充分配合；該圓形與f可以完全配合。圖4.13拉伸體將圖4.13進(jìn)行拉伸，深度為40,作為與刀盤接觸的部位，如圖4.14.圖4.13完整拉伸體3 .對(duì)于氣缸支架的構(gòu)建氣缸為刀庫(kù)的左右提供了動(dòng)力，而氣缸支架則是將氣缸與刀庫(kù)連接在了一起，氣缸支架的構(gòu)建相對(duì)來(lái)講比較容易，倒也需要一些尺寸的約束。下面，則是對(duì)于氣缸支架的建模過(guò)程；（1）首先，通過(guò)“拉伸”指令來(lái)對(duì)支架的主體進(jìn)行構(gòu)建，選擇“to

41、p”面為基 準(zhǔn)平面，進(jìn)入草繪界面，根據(jù)與刀盤的配合，做出如圖4.14的草繪圖形，選擇確定完 成后，設(shè)定其深度為120o圖4.14草繪支架（2）其次，在仲出端的截面上進(jìn)行“拉仲”，得到了支架滑動(dòng)曲面兩側(cè)的平板， 我們選取兩側(cè)板的上下平分的中心，選擇一個(gè)新的指令“旋轉(zhuǎn)”進(jìn)入草繪界面。在旋轉(zhuǎn)草繪中，做出所需形狀截面的一半，形成一個(gè)封閉的圖形，點(diǎn)擊完成，出現(xiàn)了 如圖4.15所示的模型，在孔中可以穿過(guò)移動(dòng)桿，使得氣缸支架帶動(dòng)刀庫(kù)左右移動(dòng)。圖4.15支架基體（3）經(jīng)過(guò)測(cè)量，在支板后方與氣缸相連的杠及突出的部位，需要用到“拉伸” 和“旋轉(zhuǎn)”兩個(gè)指令。在這兩個(gè)指令進(jìn)行前，尋要對(duì)他們所在的平面進(jìn)行基準(zhǔn)平面的 構(gòu)

42、建。首先，單擊構(gòu)建基準(zhǔn)平面的按鈕 門i ,選取整體的“top”基準(zhǔn)，并且 向右側(cè)移動(dòng)，直到該基準(zhǔn)面與圓弧相切，如圖4.16點(diǎn)擊確定，出現(xiàn)新的基準(zhǔn)面。在新基準(zhǔn)上進(jìn)行下一步的操作。得到的桿長(zhǎng)也應(yīng)該與氣缸是間隙配合，使桿和氣缸的缸體 能夠有間隙，便于組裝和符合桿的移動(dòng)。圖4.16構(gòu)建基準(zhǔn)面（4）單擊倒圓角的指令 祁 ，在零件屮需要倒圓角的線框上點(diǎn)擊，隨即出 現(xiàn)一條紅色的線，同時(shí)，也可以選擇倒角的半徑岡存 応-。最終氣缸支架的模型構(gòu)建成功，如圖4.17.圖4.17完整支架4.對(duì)于氣缸的構(gòu)建對(duì)于氣缸的構(gòu)建，首先要符合它與氣缸支架的匹配性，在裝配過(guò)程中也要注意和 互的尺寸是否對(duì)應(yīng)。其次是氣缸缸體與支架的接

43、觸位置，應(yīng)該有相應(yīng)的螺紋，螺母去 匹配。第一步，是對(duì)整體的構(gòu)建。使用“拉伸”指令，根據(jù)計(jì)算得到的尺寸，在草繪 圖中做出其大體的模型，如圖4.18所示。在圖4.18的基礎(chǔ)上進(jìn)行“切除”指令，讓 它的輪廓顯示出來(lái)。圖4.18氣缸基體在其與氣缸支架的連接的止面，需要安裝四個(gè)與滑桿相接的|古1定塊。選擇窄邊面 作為它的草繪界面，運(yùn)用的指令是“拉仲”。在一個(gè)固定塊完成以后，單擊“陣列” 指令 冏丨i,選擇“方向”作為陣列標(biāo)準(zhǔn)，選取兩個(gè)方向?yàn)樗年嚵蟹较?，?jì)算出兩 側(cè)的中心距離分別為490和200,陣列個(gè)數(shù)為每個(gè)方向?yàn)?個(gè)。點(diǎn)擊確定，得到了如圖 4.19的模型。圖4.19氣缸座在氣缸左側(cè)。以小平面為基準(zhǔn)平

44、面，做出與氣缸支架相配合的缸體管。缸體管的 長(zhǎng)度與直徑相匹配，便于裝配。如圖4.20所示。圖4.20完整氣缸5.對(duì)于工作桌的構(gòu)建構(gòu)建工作桌，必須選取合適的長(zhǎng)、寬、高，同時(shí)，與氣缸以及主軸連接的支撐板 要有合適的位置，比如兩者的高度和間隔的距離。（1）首先是對(duì)桌子的建模。選擇“top”為基準(zhǔn)平面，進(jìn)行一系列的“拉伸” 指令，對(duì)于桌腿和桌子的支撐桿，我們可以采用“陣列”指令，最終得到如圖4.21 的桌子模型。圖4.21桌子（2）構(gòu)建與氣缸相連的支撐件。點(diǎn)擊“拉伸”指令，選擇桌子后方的一側(cè)面作 為基準(zhǔn)平面，進(jìn)入草繪界面。根據(jù)計(jì)算以及實(shí)物的對(duì)比，在草繪屮畫出如圖4.22的截 面，點(diǎn)擊完成，確定板的厚度

45、為10.圖4.22草繪支板選定該平板，點(diǎn)擊“陣列”指令，選擇類型為“方向”陣列，距離為50。以桌面 為基準(zhǔn)平面，為兩塊板下方增添一個(gè)底座，操作指令為“拉伸”。同上，主軸支承件 也是運(yùn)用“拉伸”、“陣列”等指令，所得模型如圖4.23所示。圖4.23完整工作桌以上即為加工屮心換刀機(jī)構(gòu)各個(gè)零部件的建模過(guò)程，在建模中，應(yīng)該注意各個(gè)尺 寸的相互配合，便于下一步裝配的進(jìn)行。4.2換刀機(jī)構(gòu)的裝配過(guò)程點(diǎn)擊新建按鈕 匝k出現(xiàn)了如圖4.24的界面，選擇新建類型為組件 ©組件， 將缺省模板取消使用缺省模板，選擇標(biāo)準(zhǔn)模板遜竺tzid ，進(jìn)入組件的界面。 在“插入”的下拉菜單中選擇“元件裝配”，或者可以直接點(diǎn)

46、擊右側(cè)的裝配按鈕 25,選擇要裝配的零部件。1 工作桌和汽缸的裝配。首先，點(diǎn)擊裝配按鈕，在可選的零件中選擇:工作桌”,作為基準(zhǔn)部件，在選擇 類型中選取缺省模式f旦蘸二二二二二二二二i ，點(diǎn)擊完成|叼：。接下來(lái)，繼 豐賣點(diǎn)擊裝配按鈕，選擇“汽零 進(jìn)行裝配。在裝配類型的下拉菜單中選取剛性連接，i剛性,隨后點(diǎn)擊放置，使汽缸的f5曲面和工作桌的f17曲類型;釜草繪o 零件 o q組件 o也制造 囤繪圖 ©口格式很表名稱lsm0002公用名稱7使用缺省模板子類型。設(shè)計(jì)校驗(yàn)工藝計(jì)劃©曲型模具布局ext.簡(jiǎn)化表示o吉圖表 o s布局 ©匡標(biāo)記i確定圖4.24裝配界血面重合，汽缸

47、的f5曲面和工作桌的f6曲面重合，點(diǎn)擊完成，完成工作桌和汽缸的裝 配，如圖4.25.圖4.25工作桌和汽缸的裝配2 滑動(dòng)桿的組裝。 點(diǎn)擊裝配的按鈕，選擇塑上遜剛性連接和插入模式。點(diǎn)擊放置按鈕，將滑動(dòng)桿的f5曲面和汽缸的f10曲面重合 ,將滑動(dòng)桿的f5曲面和汽缸的f5曲面相重合，使得滑動(dòng)桿能夠裝在汽缸中，完全配合。第二根滑動(dòng)桿的裝配和第一根相同，最后裝配好的模型如圖4.26所示。圖4.26滑動(dòng)桿的組裝3 氣缸支架的裝配。由于汽缸支架與汽缸會(huì)產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，因此，在汽缸和氣缸支架的組裝中，需要 采取的是圓柱連接陸離，點(diǎn)擊放置按鈕。汽缸支架的f9曲面和滑動(dòng)桿的f5曲面是軸對(duì)齊連接；隨后，為了限制汽缸支

48、架的移動(dòng)區(qū)間，點(diǎn)擊槽定義忌槽，在汽缸支架f21曲面上選取一個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)，在汽缸的f21曲面上進(jìn)入草繪界面，在汽缸 的伸出桿上畫一條線段，作為限制汽缸移動(dòng)的區(qū)間。點(diǎn)擊完成，使得氣缸支架和汽缸 的裝配順利完成。如圖4.27.圖4.27氣缸支架的裝配4 .刀盤的裝配。圖4.28刀盤的裝配5 .轉(zhuǎn)動(dòng)件的裝配。轉(zhuǎn)動(dòng)件作為驅(qū)動(dòng)刀盤旋轉(zhuǎn)的部件，在裝配的過(guò)程中，裝配類型應(yīng)該選擇銷釘連接, 使得轉(zhuǎn)動(dòng)件自身也可以旋轉(zhuǎn)。點(diǎn)擊放置按鈕，選擇轉(zhuǎn)動(dòng)件的f8曲面與氣缸支架的f23 曲面相連接，一位軸對(duì)齊，另一個(gè)為移動(dòng)；在旋轉(zhuǎn)軸的安排上，轉(zhuǎn)動(dòng)件的旋轉(zhuǎn)軸和刀 盤上電動(dòng)機(jī)的軸相重合。點(diǎn)擊完成，得到如圖4.29所示的模型。圖4.29轉(zhuǎn)

49、動(dòng)件的裝配6 .主軸的裝配。由于主軸支'架與主軸會(huì)產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，因此，在主軸支架與主軸的組裝中，需 要采取的是滑動(dòng)桿連接亠滑動(dòng)桿，點(diǎn)擊放置按鈕，主軸的f36邊和主軸支架的f29邊是軸對(duì)齊連接；主軸的f37曲面和主軸支架的f29曲面是旋轉(zhuǎn)設(shè)置；隨后, 為了限制汽缸支架的移動(dòng)區(qū)間，點(diǎn)擊槽定義矩槽 ，在主軸支架側(cè)邊上選取一條 基準(zhǔn)線，在主軸的伸出桿上畫一條線段，作為限制主軸移動(dòng)的區(qū)間。點(diǎn)擊完成，使得 主軸支架與主軸的裝配順利完成。如圖4.30.圖4.30主軸的裝配經(jīng)過(guò)上述1-6的步驟，完成了加工中心換刀機(jī)構(gòu)的裝配過(guò)程。4.3換刀機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)仿真此次對(duì)于加工中心換刀機(jī)構(gòu)的仿真采用的是機(jī)構(gòu)模塊仿真。首先，單擊應(yīng)用程序, 在下拉菜單中選取“機(jī)構(gòu)e”，進(jìn)入了機(jī)構(gòu)模塊。(1) 點(diǎn)擊伺服電動(dòng)機(jī)的圖標(biāo)',隨即將會(huì)彈出相應(yīng)的對(duì)話框，如圖4.31, 選擇“運(yùn)動(dòng)軸”的選項(xiàng)，然后點(diǎn)擊“輪廓”的選項(xiàng)，在“規(guī)范”的下拉菜單中選擇“速 度”選項(xiàng)jllflmz,"模”選擇常數(shù)，把a(bǔ)定為20.隨后點(diǎn)擊確定，回到“伺服電動(dòng)機(jī)” 的對(duì)話框，然后選擇關(guān)閉。圖4.31伺服電動(dòng)機(jī)構(gòu)建頁(yè)面(2) 點(diǎn)擊“機(jī)構(gòu)分析”按鈕羚，彈出分析定義的對(duì)話框，在“類型”的下拉菜單中選擇“運(yùn)動(dòng)學(xué)”選項(xiàng)，以下的設(shè)定如圖4.32所示。點(diǎn)擊“運(yùn)行”按鈕，觀察模型的動(dòng)態(tài)運(yùn)動(dòng)畫面。a 分優(yōu)先選i頁(yè)電動(dòng)機(jī)以部負(fù)荷圖形顯示