毕业设计（论文）-BL系列台车设计(进给箱部分).doc

0 引言在当前的制造业中，生产效率低、成本高是一种普遍现象。在机械设备的设计及制造中，因为不同的用户对设备有不同的要求，使得设备有多种型号，即使同种型号也会有不同的规格。利用传统的设计方法进行设计不仅费时、费力、修改不便，而且成本较高。为了改变这种现状，我们在比如机床这样的设备的设计过程中，可以利用计算机辅助设计来进行参数化建模，这样使得用于模型定义的参数值随模型存储，便于我们根据不同的需要而对模型进行编辑，从而获得不同型号规格的机床。BL系列台车是一种小型车床，在制造业中主要用于中小型零件的加工，不同的用户对其有不同的要求，从而使得BL系列台车有多种形式，因此该台式车床有着个性化的设计特点。针对这种情况，我们对台式车床的不同规格、不同用户的设计要求进行总结，以获得其产品配置知识，并利用UG CAD计算机辅助设计软件，对台车的各个组成部件进行参数化设计。本设计主要是对进给箱进行相关设计，说明书分为三大部分。第一部分，BL台式车床总体方案设计；第二部分，BL台车进给箱的设计；第三部分，进给箱零部件的计算机辅助设计。在第一部分BL台式车床总体的设计方案中，首先说明了机床设计的基本要求，即保证有较高的加工精度和被加工表面较小的表面粗糙度、尽可能提高其生产力和自动化程度以及较高的可靠性和较长的寿命。在满足上述要求的前提下，根据BL台车的主要参数，提出了台车组件的设计要求。同时规定了该台车的总体布局，即将主轴箱固定在床身的左端，进给箱固定在床身的左侧前端，溜板箱与刀架的最下层纵向溜板相连，尾座安装在床身右端的尾座导轨上，床身固定在左右床腿上。进给箱是台式车床中的主要部件之一，其作用是实现一定级数进给量的变换和各种螺纹螺距的变换。一般机床的进给箱主要分为三跨：左边一跨内为螺纹种类的移换机构；中间一跨内为基本组；右边一跨内为扩大组。由于本设计的台车尺寸较小，其进给箱虽然也分为三跨，但我们将左跨内螺纹种类的移换机构放在了主轴箱中，在其内布置了变速机构。在BL台车进给箱的设计过程中，首先介绍了进给箱的组成和应满足的要求。接着进行了BL台车进给箱设计方案的选择。由于该台式车床是一种小型化的车床，因此选择了两轴滑移式结构。在变速机构中，选择三联滑移齿轮来进行啮合传动。对进给箱内的传动轴提出了强度和刚度方面的具体要求。在丝杠和光杠的运动转换机构中，选择了啮合式离合器来实现这种运动转换。另外对操纵机构的设计也提出了相关的要求。其次，我们对涉及到的齿轮、轴以及轴承等零件进行了设计和校核。接着，我们对箱体内各元件进行了布置。箱体内轴线的布置，既与箱体的形状有关，也与操纵机构的设计有关。齿轮在轴上的布置和排列方面，我们将固定齿轮安装在一根轴上，滑移齿轮安装在另一根轴上。并且满足在一个变速传动组内，当变换转速时，使一个处于啮合的齿轮完全脱开后，另一个齿轮才进入啮合。传动轴安装时，选用单列向心球轴承安装在传动轴的两端，且每根传动轴的轴承成对使用（类型相同）。我们将传动轴通过轴承在箱体内的轴向固定选为两端固定的方式。在确定齿轮的宽度时，将大小齿轮的宽度设计为相同。最后是箱体的设计。箱体应该满足如下几个要求，即有一定的制造精度，有足够的强度和刚度，内应力要小，节省材料、结构紧凑、工艺性好等。根据总体设计要求，在能够安装全部零件的前提下，考虑制造、维修及调整等条件，选定箱体的轮廓尺寸为235X190X118。为简化箱体的制造工艺，箱体的内壁不进行机械加工，箱体的外加工表面也尽可能布置在一个平面上，以便于加工。在箱体的技术要求方面，一般传动轴的孔径公差等级多为7级，各孔的圆度和圆柱度等形状公差，不超过孔径公差的1/41/2。另外还需标注基准面的直线度、平面度，基准面之间的平行度或垂直度，各孔轴心线对端面的垂直度公差等。在进给箱零部件的计算机辅助设计这一部分，首先介绍了UG的功能、特点及其使用领域。接着阐述了UG实体建模的基础，其建模的方法有四种，即显式建模、参数化建模、基于约束的建模和复合建模。根据本设计的要求，我们选用了参数化建模，这样使得用于模型定义的参数值随模型存储，便于根据不同的需要而对模型进行编辑。在建模基础中，熟悉了四种特征，即体素特征（包括块、圆柱、锥和球）、草图、扫描特征和成形特征。然后利用了UG CAD软件对其各个零件进行了参数化设计，得到了零件的三维实体模型，并以轴承套为例具体展示了其实体建模过程。其次，介绍了零件二维工程图的绘制。在熟悉了UG制图应用和UG图组成、建立以及编辑的基础上，完成了零件二维工程图的绘制。最后是进给箱的虚拟装配建模过程。根据相关的装配知识，按照装配步骤，利用配对技巧，对进给箱进行了虚拟装配。同时抽象出了用于进行车床快速数字化设计的数字模型，为进行车床的快速数字化设计作好了准备。这种参数化的快速设计方法，使机床的设计既符合我国的国情，也能与国际先进设计、制造及管理技术相接轨；不但技术上先进，而且经济效果较好。是一种符合当今设计思想、比较优秀的设计方法。1 BL台式车床总体方案设计1.1 BL台车的主要参数 表 11.2 机床设计的基本要求（1）保证有较高的加工精度和被加工表面较小的表面粗糙度；（2）尽可能提高其生产力和自动化程度；（3）机床应有较高的可靠性和较长的寿命。1.3 机床组件的设计要求（1）主轴部件是机床的重要部件之一，其通常由主轴、主轴轴承和安装在主轴上的传动件等组成。在机床工作时，由主轴带动工件或刀具直接参加表面成形运动，因此对主轴有如下一些较高的要求：应有较高的旋转精度和刚度，如果刚度不足，将使主轴在切削力和传动力的作用下，产生较大的弹性变形，并且还容易引起振动。这样不仅会降低加工精度和表面光洁度，也还会使齿轮等传动件和轴承等因不能均匀受力而恶化工作条件。主轴还必须有较高的抗振性和足够的耐磨性，以便能长期地保持精度。BL系列台式车床的主轴箱有主传动系统和进给换向机构两部分组成，主传动系统采用了分支传动链，高速时传动链很短；同时由主轴部件进行了精密的动平衡，机床噪声低，热变形小。（2）进给箱要满足体积小，重量轻、结构简单、使用方便、效率高及质量好的要求。在使用要求方面，首先应满足机床的运动特性的要求和具有较高的传动效率，还应便于操纵，确保安全，便于观察、调整和维修。进给箱内的传动件应能传递一定的功率和扭矩，具有较高的刚度、强度、耐磨和抗振性等方面的性能，并应运转平稳和噪声小。（3）床身应具有足够的刚度，在许用的最大载荷作用下，其变形量不得超过许用值，以保证机床的加工精度。另外，床身还应有良好的抗振性和较小的热变形，以保证工件的加工表面质量和加工精度。在BL台式车床中，我们选用了卧式床身。由于床身允许的最大回转直径只有330mm，故我们将其固定在床腿上。（4）导轨是联接主轴箱、进给箱、溜板箱、刀架、尾架、床脚和防护板等部件的载体，它的功用是导向和承载，即引导运动部件沿一定轨迹准确地运动，并承受运动部件及其上安装的重量和切削力。导轨是机床的关键部件之一，其性能的好坏，将直接影响机床的加工精度、承载能力和使用寿命。因此，它应满足以下的基本要求：要有足够高的导向精度，这是保证机床加工精度的前提，因而它是对导轨的最基本要求。同时它还应有较高的耐磨性、足够的刚度和低速运动的平稳性。此外，导轨还要结构简单，工艺性好，便于间隙调整，具有良好的润滑和防护等。在本设计中，我们用的是导轨的组合形式，为双三角形导轨组合。该种组合形式导向精度高，磨损后能自动补偿间隙，精度保持性较好；但加工、检修困难，要求四个表面都接触良好，且其工艺性差。（5）对于刀架的选择，要根据车床的具体用途、加工的零件种类以及用户的要求等方面进行考虑。BL系列台式车床是一种小型的车床，它只要达到普通车床的用途即可，即：能车削内外圆柱面，内外圆锥面、环槽及成形回转表面；车削端面及加工各种常用的公制、英制、模数制和径节制螺纹；能够进行钻孔、扩孔、铰孔、滚花等操作。鉴于此，在设计BL系列台式车床的刀架和拖板时选择普通的方刀架，大、中、小拖板均有。这种刀架可以同时装夹四把车刀或四组刀具，方刀架体可以转动四个位置（间隔90），从而使四把车刀轮流地参加切削。1.4 BL台车的总体布局（1）主轴箱固定在床身的左端，工件通过卡盘等夹具装夹在主轴前端。主轴箱的功用是支承主轴并把动力经变速传动机构传给主轴，使主轴带动工件按规定的转速旋转，以实现主运动。 （2）进给箱固定在床身的左侧前端。进给箱内装有进给运动的变换机构，用于改变机动进给的进给量或所加工螺纹的导程。 （3）溜板箱与刀架的最下层纵向溜板相连，与刀架一起作纵向运动，功用是把进给箱传来的运动传递给刀架，使刀架实现纵向和横向进给或快速移动或车螺纹。溜板箱上装有各种操纵手柄和按钮。 （4）刀架可沿床身上的刀架导轨作纵向移动，刀架部件由几层组成，它的功用是装夹车刀，实现纵向、横向或斜向运动。 （5）尾座安装在床身右端的尾座导轨上，可沿导轨纵向调整其位置。它的功用是用后顶尖支承长工件，也可以安装钻头、铰刀等孔加工刀具进行孔加工。 （6）床身固定在左右床腿上。在床身上安装着车床的各个主要部件，使它们在工作时保持准确的相对位置或运动轨迹。 其整体结构如图一所示。 刀架进给箱主轴箱 溜板箱 尾架床脚 防护罩 导轨图12 BL台车进给箱的设计2.1 进给箱的组成和要求一般来说，机床的进给箱由以下几个部分组成：变换螺纹导程和进给量的变换机构、变换螺纹种类的移换机构、丝杠和光杠转换机构、以及操纵机构等。进给箱的功用是变换被加工螺纹的种类和导程，以及获得所需的各种机动进给量。加工不同种类的螺纹由调整进给箱中的移换机构和挂轮架上的挂轮来实现。BL系列台式车床进给箱的组成部分与普通机床相似，也有以上几个部分组成。进给箱首先应满足运动方面的要求，如变速范围、变速级数、转速或进给量数列等。此外，还要具有较高的传动效率，保证传动件具有足够的强度或刚度，降低噪声，提高抗振性和耐磨性，操纵方便，并具有良好的工艺性，便于检修，成本较低，防尘、防漏等。2.2 BL台车进给箱设计方案选择进给箱按其轴的布置形式分，一般有塔轮结构式、两轴滑移式和三轴滑移式。塔轮结构由于操纵比较复杂，消耗功率较大，在当前机床进给箱中几乎都不再使用。普通车床如CA6140型卧式车床的进给箱一般采用三轴滑移结构。BL系列台式车床是一种小型车床，它的进给箱的内部空间较小，所用的齿轮数也比普通车床要少，操纵比较简单，传递的功率也不大，因此选用两轴滑移比较合适。由于BL台车进给箱的尺寸较小，两传动轴的轴线在空间的距离不大，且要求传动比较准确，所以我们在进给箱内选用齿轮传动。又根据要求设计两轴线平行，所以我们使用的齿轮为圆柱齿轮。根据经验和传动要求，我们选取齿轮的材料为45钢。根据设计条件可知进给箱的丝杠和光杠各有9级转速。进给箱中传动轴转速的改变主要是通过不同齿数的齿轮啮合来实现的。有9级转速，也就意味着有9种不同的传动路线。如果我们选用二联齿轮，当使用3只时，只有8（222）级转速，使用4只时，有16（2222）级转速。都不能满足设计要求。故不宜采用二联齿轮。但是如果我们采用两个三联齿轮（33），则刚好能满足9级转速这一要求。故在进给量变换机构中我们选用两只三联齿轮。另外，我们采用固定螺钉来进行齿轮的轴向固定。进给箱内的传动轴应满足强度和刚度方面的要求。强度方面的要求是，保证轴在反复弯曲载荷和扭转载荷下不发生疲劳破坏。刚度方面的要求是，轴在弯曲和扭转载荷下不致产生过大的变形。如果刚度不足，则装在轴中部的齿轮会因轴的挠度过大而破坏它们的正常啮合关系，并产生振动；装在轴两端的齿轮和轴承，会因倾角过大而压强分布不均，产生不均匀的磨损和过大的噪声。如果扭转刚度不足，则会产生扭振。在进给箱的丝杠和光杠转换机构中，我们需要使用离合器来实现丝杠和光杠运动的转换，也即是走刀和螺纹的转换。离合器按其结合部分的特点，分为啮合式和摩擦式两大类，根据设计要求，我们选择啮合式离合器，因为该式离合器与摩擦式相比，有如下几个优点：（1）在相同尺寸条件下，啮合式离合器能传递的扭矩大于摩擦式；（2）啮合式离合器为刚性传动，无打滑现象，传动比准确；（3）啮合式离合器在结合过程中的磨损和发热均较小。离合器应满足下列要求：离、合要迅速、可靠，结合要平稳，断开要彻底；操纵轻便省力。另外，离合器应尽量放在高速轴上，以使传递的扭矩小些，则离合器的尺寸也就可以减小些。该台车进给箱中的操纵机构用来控制变速、丝杠和光杠的转换。它虽不直接参与机床的工作运动，与机床的精度和刚度等也无直接影响，但它影响机床工作性能的发挥和工人的劳动强度。因此在进给箱的设计过程中，我们应该重视操纵机构的设计。操纵机构应达到轻便省力、操纵方便和便于记忆、安全可靠等几个方面的要求。在该进给箱中，根据设计情况，我们选用了单独操纵机构，共使用三个手柄操纵三只滑移齿轮。操纵机构主要由操纵件（手柄）、传动装置（摇杆、两啮合的扇形齿轮）、执行件（拔叉、销子）这三个部分组成。参考相关设计资料，根据工程技术人员的经验，我觉得下列这种转速图与该台车的实际情况比较符合，故不妨暂时认定其为该台车的转速图，以便于我们能更好地进行设计。 （该图在打印出的说明书中，手工绘制。）图2则根据图2，我们可以基本确定BL系列台车的运动简图如图3所示。图32.3 齿轮的设计计算选取BL30213和BL30202这两个相啮合的齿轮进行设计计算，BL30213齿轮布置在进给箱输入轴上。根据主轴箱的设计计算，选取进给箱输入轴转速n=345r/min，传动比=2,齿轮对称布置，使用寿命8年，每年以300工作日计，两班制，中等冲击齿轮单向回转。由于主电机的功率为1.5KW，根据经验我们取进给箱输入轴的功率=0.5 KW。则齿轮传递功率为：=0.495kw（其中： 代表输入轴的功率，代表轴承的传动效率）解：（1）齿轮的材料、精度和齿数选择 因传递功率不大、转速不高、材料按表7-1选取，都采用45钢，锻造毛坯，大齿轮正火处理，小齿轮调质，均用软齿面。小齿轮硬度为240HBS，大齿轮硬度为200HBS。齿轮精度用7级，齿轮表面粗糙度为 3.2。软齿面闭式传动，失效形式为点蚀，考虑传动平稳性，齿数宜取多些，=20，侧（2）设计计算设计准则 按齿面接触疲劳强度设计，再按齿根弯曲疲劳强度校核。齿面接触疲劳强度设计 由式(7-9)10得 =9.55 由机械设计P100，查图7-6选取材料的接触疲劳极限应力为：由机械设计P101，查图7-7选取材料的弯曲疲劳极限应力为：应力循环次数N由式(7-3)10计算得：则由机械设计P102，查图7-8，得接触疲寿命劳系数为由机械设计P103，查图7-9，得弯曲疲劳寿命系数为由机械设计P102，查表7-2，得触疲劳安全系数为，弯曲疲劳安全系数由式(7-1)10和(7-2)10求许用接触应力和许用弯曲应力：please contact Q 3053703061 give you more perfect drawings由机械设计P104，查图7-10，得，查表得由表7-4得取，则 则取模数记算几何尺寸，（3）校核齿根弯曲疲劳强度由机械设计P111，查图7-18得：，由式7-1210得综上可知齿轮合格。2.4 轴的设计计算选取BL30214轴来进行设计计算。该轴为进给箱的输入轴，根据设计情况可知轴的转速n=345r/min,输入功率P=0.5KW，圆柱齿轮分度圆直径为40mm，轮毂宽度为7 mm，载荷平稳，单向传动。解：（1）选择轴的材料及热处理由于进给箱传递的功率不大，对其尺寸和重量也无特殊要求，故选择常用材料45钢，调质处理。（2） 初估轴的直径，由机械设计P184，查表10-2，得C=106107，考虑到轴端受扭矩作用，取C=106，则 =C =106 =12mm（3）结构设计轴的结构形式如图4所示。图4（a）各轴段直径的确定 初估轴径后，就可按轴上零件的安装顺序，从处开始逐段确定直径。本例中就是轴段的直径。考虑到轴段上装有轴轴套，根据轴套的选取轴段的直径为15 mm。轴段上安装轴承，其直径应既便于轴承安装，又应符合轴承内径系列，即轴段的直径应与轴承型号的选择同时进行。现暂取轴承型号为6103 ，即173510，其内径d=17 mm，故轴段的直径=17 mm。轴段上安装齿轮，根据齿轮尺寸和具体情况，取=20 mm。齿轮用小螺钉固定在轴上。通常同一根轴上的两个轴承取相同型号，为便于安装，取该轴承的尺寸为15287，故取轴段的直径=15 mm。(b)各轴段长度的确定 轴段的长度取得比轴套的长度稍短些，取为=20 mm。轴段上的轴承端面与轴肩紧靠，轴段的长度应取的与轴承和轴承套的宽度之和相等，轴承宽为10 mm，轴承套宽为29 mm，故取=39 mm。轴段的长度应与轴承的宽度相等，故取=7 mm。以上各轴段长度主要是根据轴上零件的毂长或轴上零件配合部分的长度确定。而另一些轴段长度，如、，除与轴上零件有关外，还与箱体及其它零件有关。根据以往的经验和具体的设计情况，我们取=16mm，=64 mm。于是，可得轴的支点和轴上受力点间的跨距为：=39.5 mm，=33 mm。（c）轴上零件的周向固定 为保证良好的对中性，齿轮与轴选用过盈配合K7/g6，与轴承内圈配合的轴颈选用js6。齿轮及轴套均采用A型普通平键联接，分别为键414 GB1096-79、键525 GB1096-79、键520 GB1096-79。（d）轴上倒角及圆角 为保证6103轴承内圈端面紧靠定位轴肩的端面，根据轴承手册推荐，取轴肩圆角半径为1 mm。为方便加工，其他轴肩圆角半径均取为1 mm。根据标准GB6403.4-1986，轴的左右端倒角均为145。上述确定尺寸和结构的过程，与画草图同时进行，结构设计草图如图5所示。(4) 轴的受力分析及其校核画轴的受力简图如下：图5由题意得，齿轮传递的扭矩为=9549=13.84Nm则有=2/10，其中=40 mm，得到=213.84/40=0.692KN=692N则齿轮对轴的径向力为=tg10=692 tg20=251.87N根据受力简图，利用所有的力对A点取矩，由平衡知识得，= （39.5+33）39.5=0 则=137.2N该轴的危险截面在安装齿轮处，即B点处，根据题意有： =137.233=4527.6Nmm则该处轴的弯曲应力为32.56MP查机械设计手册，可知该轴的许用弯曲应力为215MP，则5000h故轴承满足要求。2.6 进给箱内各元件的布置2.6.1 箱体内轴线的布置箱体内各轴线的布置与箱体的形状有关，而箱体的形状又决定于箱体在机床上安装位置。因为该台式车床的进给箱安装在床身的前壁上，又由于要与丝杠、光杠等相联接，所以设计成径向尺寸小，轴向尺寸长的扁平的箱体。由于箱体内空间不是很大，我们将轴线布置在一个水平平面内。为了减少传动轴的长度，根据经验我们可在箱体内加两道隔墙，形成三跨。左边一跨和中间一跨均为进给量的变换机构；右边一跨为丝杠和光杠转换机构。另外，操纵机构的的设计也会影响到轴线的布置。我们将箱体内各轴布置在离操纵机构较近的位置，这样设计变速操纵机构可以方便得多。在满足上述要求的前提下，将进给箱设计的结构紧凑些，尺寸尽可能小些。也即尽可能缩小径向和轴向尺寸。为缩小径向尺寸，可使箱体内某些轴线重合。对此，我们在设计传动系统图时就应考虑到。为减少两轴间的距离，在可能的条件下不采用过大的齿轮。在一个传动组内，当传动组的变速范围一定时，如能取最大传动比恰好等于最小传动比的倒数，这时，传动件所占的径向空间将是最小的。2.6.2 齿轮在轴上的布置与排列传动组内的滑移齿轮有的放在主动轴上，也有的放在从动轴上。在可能的情况下，最好放在主动轴上。因为机床传动链多是降速传动，主动轴的转速一般比从动轴的转速高，因此，滑移齿轮的尺寸小、重量轻、滑移省力。在一个变速传动组内，在变换转速时，必须使一个处于啮合的齿轮完全脱开后，另一个齿轮才能进入啮合。在三联滑移齿轮的排列中，如果把三联滑移齿轮一分为二，则能使轴向长度缩小，但是使得操纵机构复杂了：两个滑移齿轮的操纵机构之间要有互锁机构，以防止同时有两个齿轮啮合。因此在该台车的进给箱里，我们仍然使用不分开的三联滑移齿轮。另外，我们还可以对两个传动组作统一的安排。除了一般的排列方式外，我们可将固定齿轮放在一根轴上，而滑移齿轮放在另一根轴上。 2.6.3 传动轴安装方式的确定进给箱内的传动轴上都装有滚动轴承。由于单列向心球轴承价格便宜；圆锥滚子轴承安装方便，且承载能力较大，还可承受轴向力。因此，这两种轴承在进给箱的传动轴上，应用最广。但我们设计的是小型台式车床，我们在传动轴上只考虑使用单列向心球轴承，根据经验和需要，我们还可以使用少量的推力球轴承，来承受轴向力。传动轴通过轴承在箱体内的轴向固定，可分为一端固定和两端固定两类。轴上装单列向心球轴承时可以一端固定，也可以两端固定。一端固定方式的主要优点是在轴受热以后可以向另一端自由延伸，而不至使轴受热后因无处延伸而变形，产生热应力，因此宜用于长轴。两端固定不宜用于长轴，因为受热膨胀后将引起过大的热应力。由于我们的进给箱尺寸不是很大，因此传动轴也不是很长，所以我们考虑对传动轴使用两端固定。另外，我们在设计轴时必须注意轴向定位问题：每一根轴轴向双向都必须定位。决不能有一个方向未定位而使轴有可能轴向窜动。但是，也不能超定位 一个方向有两处定位。否则是会发生干涉的。弹性挡圈只能用于没有轴向力处的轴向定位，有轴向力时不能用。另外，传动轴的轴承必须成对（指类型相同而不是指尺寸相同）使用，即两端都用向心球轴承或推力球轴承。其基本情况如图6所示。图62.6.4 相啮合齿轮宽度的确定在一般情况下，一对相啮合的齿轮，宽度应该是相同的。但是考虑到操纵机构的定位不可能很准确，拨叉也存在着误差和磨损，使用时往往会发生错位。这时只有部分齿宽参加工作，会使齿轮寿命降低。为此，在轴向不是要求很紧凑的条件下，可以使小齿轮比大齿轮宽12毫米。这样带来的缺点是轴向尺寸将有所增加。综合考虑进给箱的整体情况，为了避免这样的缺点，我们在设计齿轮时，将相啮合齿轮的宽度设计为相同。2.7 箱体的设计箱体是进给箱的基本零件，在箱体的内外还安装着轴、轴承、齿轮、操纵手柄等许多其他零件。机床工作时，箱体应使各零件（尤其是轴）保持足够准确的相对位置，以便保证部件的正常工作并满足加工质量的需要。因此，对箱体的要求是：（1）有一定的制造精度；（2）有足够的强度和刚度；（3）内应力要小（使用过程中内应力重新分布所引起的变形小）；（4）节省材料，结构紧凑，工艺性好。2.7.1 箱体材料的选择及热处理BL系列台车进给箱箱体强度要求较高，但形状复杂程度一般，根据经验，我们采用铸造结构，铸铁材料选用HT200。为了减少铸件箱体的残留内应力，铸件浇铸后的冷却速度要缓慢，并应进行时效处理。2.7.2 箱体结构形状及尺寸的确定根据总体设计要求，在能够安装全部零件的前提下，考虑制造、维修及调整等条件，选定该台车进给箱的轮廓尺寸为235X190X118，以尽可能做到尺寸小、重量轻、结构紧凑。根据轮廓尺寸选定箱体的壁厚为14mm。箱壁采用圆弧连接、等壁厚连接，一般内壁圆弧r=0.5，外壁圆弧R=1.5（壁厚）。为简化箱体的制造工艺，箱体的内壁不进行机械加工。箱体的外表加工面也尽可能布置在一个平面上，以便于加工。对于箱体里布置的两面墙，根据我们的需要，在每一个墙上打上一个通孔，以便于装轴。在箱体上钻孔时，应保证钻入和钻出表面与孔的轴线垂直。精度较高的大孔加工是箱体最重要的加工工序，为了保证孔的加工精度，我们可以利用加工中心来加工。在箱体上，一般采用通孔，尽量避免大螺纹孔或阶梯孔。通用机床加工时，镗孔的孔径应尽量相同，尤其是同轴线孔最好做成等直径的，这样可以减少调刀次数。加工小螺孔时，其攻丝直径不宜过小，一般不小于M6。2.7.3 箱体的技术要求为了保证传动件正常运转和机床加工精度的要求，我们可以参考相关类型机床的箱体图纸，进行合理地标注尺寸公差、形位公差及其他技术条件。一般传动轴的孔径公差等级多为7级。各孔的圆度和圆柱度等形状公差，不应超过孔径公差的1/41/2。需要标柱基准面的直线度、平面度，基准面之间的平行度或垂直度，各孔轴心线对端面的垂直度公差等。另外，应保证安装在箱体内的零件与箱壁不加工面间有足够的间隙，以防止因铸造时箱壁的错移而与箱内的零件相碰，一般可取58mm.3 进给箱零部件的计算机辅助设计在本设计中我们主要利用Unigraphics（简称UG）对箱体的各个零件进行三维实体建模，将其转换为二维工程图，并进行虚拟装配。31 UG简介Unigraphics是当前世界上最先进和紧密集成的、面向制造行业的CAID/CAD/CAE/CAM高端软件。它为制造行业产品开发的全过程提供解决方案，功能包括：概念设计、工程设计、性能分析和制造。它实现了设计优化技术与基于产品和过程的知识工程的组合，显著地改进了我们机械和汽车、航空航天以及工具等工业的生产率。通过应用主模型方法，它使得从设计到制造的所有应用相关联。通过使用主模型，产品数据管理PDM，产品可视化（PV）以及运用Internet技术，它能够支持扩展企业范围的并行协作。用知识驱动的自动化，使得UG解决了怎样捕捉、再使用和运用累积在制造产品的人和过程中的知识问题。32 实体建模基础UG建模的方法有以下四种：显式建模、参数化建模、基于约束的建模和复合建模。根据本设计的要求，我们选用参数化建模，这样使得用于模型定义的参数值随模型存储，便于我们根据不同的需要而对模型进行编辑。3.2.1 体素特征一个体素是基本解析形状的一个实体，它可以用作在实体建模过程启动时的基本形状。当建立一个体素时，必须规定它的类型与尺寸以及在模型空间的位置与方位。体素是参数化的，但是特征间不相关，每个体素都是相对于模型空间建立的。（1）块（BLOCK） 通过规定在模型空间中的方位、尺寸和位置建立一个体素块。建立对话框如图7所示。我们可知建立块有三种方法。 图7（2）圆柱（Cylinder） 通过规定在模型空间中柱的方位、尺寸和位置建立一个体素柱。建立圆柱对话框如图8所示。图8我们知道有两种方法来构建圆柱，即直径、高方法和高、弧方法。 （3）锥（Cone） 通过规定在模型空间中柱的方位、尺寸和位置，建立一个体素。建立锥对话框如图9所示。图9我们共有五种方法来建立锥。(4)球（Sphere）通过规定在模型空间中球的尺寸和位置建立一个体素球。建立球对话框如图10图10所示。可知共有两种方法来建立球，即直径、中心法和选择弧方法。322 草图草图是组成一个轮廓曲线的集合。轮廓可以用于拉伸或旋转特征，可以用于定义自由形状特征的或过曲线片体的截面。尺寸和几何约束可以用于建立设计意图及提供执行参数驱动改变的能力。（1）使用草图的目的当明确知道一个设计意图时，约束可以快速作用以满足那个意图时；当有一个需求迭代通过许多变动解决方案去验证某一设计意图时；设计意图是由下列两方面组成：设计考虑：在实际部件上的几何需求，包括决定部件细节配置的工程和设计原则。潜在的改变区域：称之为设计改变或迭代，它们影响部件配置。（2）使用草图的时间当我们需要参数化的控制曲线时；草绘按标准成型特征无效的形状；当使用一组特征去建立希望的形状而使该形状编辑难时；如果形状本身适于拉伸或旋转，草图可以用作一个模型的基础特征；考虑草图用作扫描特征的引导路径或用作自由形状特征的生成母线。（3）使用草图的一般步骤为我们要建模的特征或部件建立设计意图；设置草图的层和目录；检查和修改草图参数预设置；建立和编辑草图。按我们的设计意图约束草图；使用草图建立在我们的模型上的特征。（4）草图工具对话框如图11。图113.2.3 扫描特征扫描特征（Swept Feature）是构成部件非解析形状毛坯的基础。它包括截面线串沿指定方向拉伸扫描；绕指定轴旋转扫描；沿指定引导线串扫描以及指定内外直径沿指定引导线串的扫描。如图12所示，在建模应用中通过：选择InsertForm Feature.,存取扫描特征功能，或从成形特征工具条上直接选择相应图标来存取扫描特征功能。 图12用于扫描的截面线串可以是曲线、曲线链、草图、实体边缘、实体表面和片体。扫描特征是相关和参数化的特征，它与截面线串、拉伸方向、旋转轴及引导线串、修剪表面/基准面相关联。它的所有扫描参数随部件存储，随时可进行编辑。在设计中，我们用到最多的扫描特征是拉伸体和旋转体。3.2.4 成形特征成形特征用于添加结构细节到模型上，它仿真零件粗加工过程。这些特征包括：添加材料到目标实体凸台、凸垫；从目标实体减去材料孔、键槽、腔和沟槽；用户定义特征，它们可以添加到目标实体，或从目标实体减去。如图13所示。图13（1）安放表面所有成形特征需要一安放表面（Placement Face）。对大多数成形特征来说安放表面必须是平面的（除去通用凸垫和通用腔外）。对沟槽来说安放表面必须是柱面或锥面。安放表面通常是选择已有实体的表面，如果没有平表面可用作安放表面，可以使用基准面作为安放表面。特征是法向于安放表面建立的，而且与安放表面相关联。（2）定位成形特征定位尺寸是沿平面安放表面测量的距离值。它们可以用来安放成形特征在安放表面上的正确位置。这些尺寸将被视作几何体必须遵循的约束或规则。在定位方法对话框上有九种不同的定位方法，如图14所视。图14（3）建立成形特征的通用步骤选择InsertForm Feature；选择成形特征类型：Boss、Pad、Hole、Slot、Pocket、Groove；选择子类型：如孔有简单孔、沉头孔和埋头孔、深度孔和通孔。腔有圆形腔、矩形腔和通用腔；选择安放表面；选择水平参考（可选项：对有长度参数值的成形特征）；选择过表面（可选项：对通孔和通槽）；加入特征参数值；定位成形特征。3.3零件（端盖）的三维造型过程利用上面的实体建模基础知识，我们对进给箱的各个组成部件进行三维实体建模。下面我们选取BL30109轴承套为例，对其建模过程进行简单的介绍。BL30109端盖的三维实体模型如图15所示。图15（1）新建草图，将草图放在图层第21层里，以工作坐标系的XCYC平面为草图平面，并将其放在图层第61层内。根据实体的基本形状，利用草图曲线构造工具进行草图绘制，并对其进行约束，以满足实体的形状和尺寸的基本要求。如图16所示。please contact Q 3053703061 give you more perfect drawings图16（2）对已绘好的草图曲线进行拉伸，根据尺寸要求，拉伸长度为11mm，得到如下实体。图17（3）将XCYC作为安放表面，在该面上做一圆柱凸台，利用Point onto Point定位成形特征，使该凸台的轴线与草图曲线中圆面的法线重合。根据要求定义凸台的尺寸为：直径35mm、高6mm。如图18所示。图18（4）以拉伸体的另一面为安放表面，做另一圆柱凸台，利用Point onto Point定位成形特征，使轴线仍与圆面的法线重合，定义凸台的尺寸为：直径32mm、高12mm。如图19所示。图19（5）在直径为35mm的凸台上打孔，安放表面为它的外表面，同样利用Point onto Point定位成形特征进行定位，定义所打孔的尺寸为：直径30mm、深2mm。如图20所示。图20（6）接着继续向下打孔，要求同上，定义该孔的尺寸为：直径17mm、深为7.5mm。如图21所示。图21（7）继续向下打孔，要求同上，定义该孔的尺寸为：直径19mm、深度为4mm。如图22所示。图22(8) 在另外一个凸台面上打孔，要求同上，定义该孔的尺寸为：直径17 mm、深4 mm。如图23所示。图23（9）继续向下打孔，要求同上，定义该孔的尺寸为：直径27 mm、深3 mm。如图24所示。图24（10）继续向下打孔，要求同上，定义该孔的尺寸为：直径17 mm、深为10.5 mm。此时从两边打的孔正好相接，整个拉伸表面被穿通。如图25所示。图25（11）在一凸台的根部打一矩形沟槽，定义它的尺寸为：直径26 mm、宽2 mm。如图26所示。图26（12）将另一凸台的根部向原拉伸体内进行拉伸，拉伸长度为0.5 mm，并按要求对其进行倒角。如图27所示。图27（13）在原拉伸体的一个端面上进行打孔，并按尺寸要求对其正确定位，定义该孔尺寸为：直径6 mm、深20 mm。如图28所示。 图28（14）按要求我们要在拉伸体上做出三个阶梯孔，其圆心均布在直径为50 mm的圆上。我们可以首先在正确位置做出一个阶梯孔，然后对其进行阵列，从而得到所要的结果。阶梯孔的尺寸要求为：沉孔直径为11 mm，深7 mm，下面孔的直径为7 mm。如图29所示。图29（15）最后按要求进行正确的倒角，并将草图曲线隐藏掉。这样我们就将轴承套的实体建模过程全部做完了。34零件的工程图3.4.1 UG制图应用UG制图基于建模应用中生成的三维模型建立和维护各种二维工程图。在制图应用中建立的图与三维模型完全相关，对模型做的任何改变将自动地反映在图中。这种相关性可随时按需要对模型做改变。除相关性外，制图应用还有下列有用的特点：一个直观的、易于使用的、图形化的用户界面；主模型方法支持并行工程。当我们在模型上工作时，可以同时进行制图；建立完全相关的有自动消隐线处理与画剖面线的剖切视图的能力；自动的正交视图对准；大多数制图对象的编辑与建立是在同一对话框中，如尺寸、符号等；用户可控制的图更新。用主模型方法制图：选择FileNew.，建立新的的制图部件文件。选择ApplicationAssemblies。选择AssembliesComponentsAdd Existing.。选择模型部件，改变引用集到Body或Solid，用绝对坐标系定位。选择制图应用：选择ApplicationDrafting.。从下拉式菜单选择各种制图功能选项，如图30所示。 图30从制图工具条上选择各种制图功能选项，如图31所示。图313.4.2 UG图的组成、建立和编辑（1）UG图由三部分组成：视图（包括读入视图、正交视图、放大视图、向视图以及各种剖视图）；尺寸与各种注释；图框与标题块。（2）建立新图 选择DrawingNew，显示新图对话框，按国标，我们选取毫米为单位，投射角选第一投射角。（3）加视图 选择DrawingAdd New，显示下图对话框。可被加到图上的视图包括读入的模型图、正交视图、辅助视图、细节视图和各种剖切视图。图32（4）编辑视图 可以移去视图(Remove View)、移动/拷贝视图(Move/Copy View)、对准视图(Align View)、编辑视图(Edit View)、定义视图边界(Define View Boundary)。由上面有关二维工程图的知识，我们可根据零件的实体模型来绘制二维工程图。下面是我所做的BL30109 端盖的二维工程图，如图33所示。图3335 进给箱的虚拟装配装配建模过程是建立组件装配关系的过程。对数据库中我们已经做好的的零件、标准件，通过从低向上的设计方法加入到装配件中来。选择ApplicationAssemblies，选择主菜单条中的Assemblies，从下拉式菜单中选择Components。出现如图34的组件级联菜单。图34加已存部件（Add Existing）选项利用从低向上的设计方法，通过加一部件到工作部件作为一组件。这个部件可以是一个已存部件或一个部件家族成员。基本操作步骤如下：选择组件部件。可以选择已打开的部件，或选择Choose Part File按键加入部件文件名，或利用光标选择一显示部件。为组件加入一名字。默认是部件文件名。一个部件可被多个装配件引用，可分别取得不同的组件名。选择Change Ref.Set按键，为组件规定一引用集。默认是整个部件。选择组件放置的层。默认是工作层。选择组件定位方法：绝对坐标系定位、配对定位、重定位。 在组件部件建模时，考虑装配的应用，我们可以建立必需的引用集。它不仅可以使装配件的显示更清晰，并可以减少装配部件文件的大小。为了在装配件中建立组件间相关参数化的位置关系，在从底向上设计方法中，定位组件的正确方法是：第一个组件利用“绝对坐标系”定位。第二、第三个组建利用“配对”定位。绝对坐标系(Absolute)：利用点构造器安放组件。配对（Mate）：规定配对条件去固定组件的位置。配对的技巧有如下几点：选择的第一个对象必须是从被配对的组件。选择的第二个对象是从另一个组件或从装配几何体。被配对的组件相对于基础组件定位在规定的约束位置中，基础组件不移动。如果组件是由线框几何体组成，可以选择配对坐标系。当使用配对坐标系时，组件被充分约束，两个被配对的组件间的关系是相关的。利用绝对坐标系定位基础组件，可以确保装配件存在于正确的坐标系中。不能建立配对条件循环链：即配对组件A到组件B；组件B到组件C；组件