UG的旋分加工机床横向导轨部件设计
目录
引言 5
一、旋分加工机床 6
（一）背景及意义 6
(二)摆线加工原理 7
二、横向导轨部件的三维实体建模 10
（一）电机轴设计 10
(二）电机的设计 16
（三）支撑面设计 18
（四）联轴器设计 20
（五）电机座设计 24
三、导轨部件的装配 28
（一）导轨架与电机轴的装配 28
（二）导轨架与电机座的装配 29
（三）电机与电机座的装配 30
（四）联轴器的装配 30
（五）支撑面与导轨架的装配 31
总结 32
谢辞 33
参考文献 34
引言
随着社会经济的发展，人们生活水平不断提高，对市场的物质需求也越来越丰富化，要求的生产技术和效率也越来越高。
在生产加工中，我们难免会碰到一些断面复杂的多边形，国内传统加工普遍采用成型铣刀分度切削和刨削，虽然加工简单，但这样的生产过程避免不了走刀空程，或者多次装夹等复杂的加工工艺，还有更重要的是成型刀具制造困难，这样非连续化生产使生产成本提高，还会影响生产质量与效率，降低企业的竞争力，已逐渐不能满足市场需求。而国外有德国萨马格机床股份有限公司生产的齿轮/花键数控滚齿/旋分加工机床运用旋分技术，可以实现将非连续性生产向连续化的转化。其采用摆线原理多用来加工齿轮，不仅精度高，而且大大提高生产率。因此在指导老师指导下，我们团队分工合作，运用所学过的知识对旋分加工机床进行部件设计，以使我们更加了解其加工技术。
我认为毕业设计是我们在大学学习的最后一个环节，也是评价我们是否能够成为名合格大学生的一个重 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^3^5^1^9^1^6^0^7^2^*
要标准，因此在做此次毕业设计时，我怀着认真负责的态度，积极与同学，指导老师沟通，虚心请教，并在相关知识课本和网上搜集资料，在仔细分析、设计的基础上完成毕业设计的。
完成此次毕业论文使我熟练掌握了UG软件三维建模及相关制图的灵活操作，当然这也是对我学业上的查漏补缺，使我受益良多。
一、旋分加工机床
（一）背景及意义
在传统断面多边形零件加工中，我们一般会采用车床或者铣床等。当用车床进行车削时，刀具处于静止，而工件通过主轴旋转按计算好的数据进给进行车削加工：当用铣床铣削时，工件处于静止，而刀具按要求选择不同直径尺寸，通过刀具旋转进给进行铣削加工。无论是车床还是铣床，都避免不了走刀空程或者是多次装夹等非连续化生产问题，更重要的是刀具制备的困难，这样影响工件质量的同时还会大大影响生产效率。因此为了提高生产效率，我们必须将非连续化生产进步到连续化生产。目前，国内正研究摆线逼近法加工直槽和多边形零件。而国外，根据摆线原理而制造出的德国Wera公司所生产的旋分加工机床已广泛投入使用。当旋分切削机床在进行零件加工时，工件旋转的同时刀具也旋转，而刀具采用国际标准设计，只需要在机床上设置不同的转速比从而可以连续生产出各种复杂工件。不仅工件质量得到保证，而且大大提高了生产效率。由于旋分机床切削是德国Wera公司独有专利，并且制造成本比较高，国内对此加工原理不是很清楚，核心技术尚且不能掌握。我们通过对旋分机床进行设计，可进一步加深对其了解。如图1-1所示为本次论文所要设计的旋分加工机床。
图1-1
（二)摆线加工原理
如图1-2所示，设基圆半径为R，发生圆半径为r，P为与发生圆固联的一点，P到发生圆圆心的距离为e，发生圆由水平位置I开始沿基圆做纯滚动，在位置I处固联点P位于X轴上，当发生圆滚动到位置II（位置I与位置II的夹角为α）时，发生圆的自转角为β，则P点的运动轨迹可表示为：
式(1)
其中 。
式（1）即为摆线的参数方程，当R=2r时，摆线的方程为：
式(2)
公式（2）中，可以看出在这种特殊条件下，摆线的方程已经退化 椭圆的参数方程，摆线的轨迹为椭圆，P 点的运动实际上是两种运动的合成：（1）P点绕圆心C作圆周运动（设其转速为nc）;(2)P点同时绕圆心O作圆周运动（设其转速为no）。因为动圆的直径是定圆直径的1/2，所以P点绕C作圆周运动，角速度是P点绕O所作的圆周运动变成3爪卡盘即工件的运动，同时刀盘的转速为工件转速的2倍，这样车削出来的工件就是椭圆形轮廓线了。
图1-2 摆线方程原理图
以K(＝nc: no)于工件的转速作相同方向的旋转，这就是多边形切削主要特点。
当K=2，如果在刀盘中心对称位置上装2把刀，那么工件就被车削成近似的正方形（如图1-3a）；如果装对称的3把相同的车刀，那么工件就被车削成近似的正六边形（如图1-3b）。图形的形状决定于车刀的多少及刀盘上各车刀之间的角度和长短。
图1-3a 图1-3b
当K=3,即转速比为3：1，则由图1-4不难看出刀尖在工件上的运动轨迹参数方程为：
式(3)
图1-4 刀尖在工件上的运动轨迹图
当刀盘半径r比h大时，该方程的曲线如图1-5所以，它是长幅内摆线。在这曲线的中心部分有一个三角形的核。因此当转速比为3：1时，利用一把车刀就能车削出近似正三角形零件（当刀盘半行径r与h的比值越大时，近似程度越高）。
图1-5
二、横向导轨部件的三维实体建模设计
（一）电机轴设计
首先先对轴进行设计 。打开NX6.0软件，新建模型(Modeling),点击Enter回车确定，进入建模界面，点击 新建草图，默认草图方位X-Y,以及现有平面，根据图纸尺寸，作直径20mm,高20mm.如图2-1所示，完全约束后，完成草图。
图2-1
点击 对草图进行拉伸，设定距离为20mm，确定完成图2-2所示，根据图纸，利用凸台进行轴的构建相对容易。
图2-2
点击 ，在现有圆柱面上进行凸台构建，设置直径15，高度40，如图2-3所示。
图2-3
点击 ，然后对凸台进行定位，点击 点到点，选择圆弧中心，结果如图2-4所示。
图2-4
类似地，在新建好的圆柱面上建立凸台，设置直径20，高度273，点击 ，选择圆弧中心定位，同样的以下同步骤相似，设置直径依次为15，13，14.3高度10.15,1.5，1.7，定位方式相同，最后结果如图2-5所示。
图2-5
下面，对电机轴套进行设计，按照图纸，设计草图，如图2-6所示。
引言 5
一、旋分加工机床 6
（一）背景及意义 6
(二)摆线加工原理 7
二、横向导轨部件的三维实体建模 10
（一）电机轴设计 10
(二）电机的设计 16
（三）支撑面设计 18
（四）联轴器设计 20
（五）电机座设计 24
三、导轨部件的装配 28
（一）导轨架与电机轴的装配 28
（二）导轨架与电机座的装配 29
（三）电机与电机座的装配 30
（四）联轴器的装配 30
（五）支撑面与导轨架的装配 31
总结 32
谢辞 33
参考文献 34
引言
随着社会经济的发展，人们生活水平不断提高，对市场的物质需求也越来越丰富化，要求的生产技术和效率也越来越高。
在生产加工中，我们难免会碰到一些断面复杂的多边形，国内传统加工普遍采用成型铣刀分度切削和刨削，虽然加工简单，但这样的生产过程避免不了走刀空程，或者多次装夹等复杂的加工工艺，还有更重要的是成型刀具制造困难，这样非连续化生产使生产成本提高，还会影响生产质量与效率，降低企业的竞争力，已逐渐不能满足市场需求。而国外有德国萨马格机床股份有限公司生产的齿轮/花键数控滚齿/旋分加工机床运用旋分技术，可以实现将非连续性生产向连续化的转化。其采用摆线原理多用来加工齿轮，不仅精度高，而且大大提高生产率。因此在指导老师指导下，我们团队分工合作，运用所学过的知识对旋分加工机床进行部件设计，以使我们更加了解其加工技术。
我认为毕业设计是我们在大学学习的最后一个环节，也是评价我们是否能够成为名合格大学生的一个重 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^3^5^1^9^1^6^0^7^2^*
要标准，因此在做此次毕业设计时，我怀着认真负责的态度，积极与同学，指导老师沟通，虚心请教，并在相关知识课本和网上搜集资料，在仔细分析、设计的基础上完成毕业设计的。
完成此次毕业论文使我熟练掌握了UG软件三维建模及相关制图的灵活操作，当然这也是对我学业上的查漏补缺，使我受益良多。
一、旋分加工机床
（一）背景及意义
在传统断面多边形零件加工中，我们一般会采用车床或者铣床等。当用车床进行车削时，刀具处于静止，而工件通过主轴旋转按计算好的数据进给进行车削加工：当用铣床铣削时，工件处于静止，而刀具按要求选择不同直径尺寸，通过刀具旋转进给进行铣削加工。无论是车床还是铣床，都避免不了走刀空程或者是多次装夹等非连续化生产问题，更重要的是刀具制备的困难，这样影响工件质量的同时还会大大影响生产效率。因此为了提高生产效率，我们必须将非连续化生产进步到连续化生产。目前，国内正研究摆线逼近法加工直槽和多边形零件。而国外，根据摆线原理而制造出的德国Wera公司所生产的旋分加工机床已广泛投入使用。当旋分切削机床在进行零件加工时，工件旋转的同时刀具也旋转，而刀具采用国际标准设计，只需要在机床上设置不同的转速比从而可以连续生产出各种复杂工件。不仅工件质量得到保证，而且大大提高了生产效率。由于旋分机床切削是德国Wera公司独有专利，并且制造成本比较高，国内对此加工原理不是很清楚，核心技术尚且不能掌握。我们通过对旋分机床进行设计，可进一步加深对其了解。如图1-1所示为本次论文所要设计的旋分加工机床。
图1-1
（二)摆线加工原理
如图1-2所示，设基圆半径为R，发生圆半径为r，P为与发生圆固联的一点，P到发生圆圆心的距离为e，发生圆由水平位置I开始沿基圆做纯滚动，在位置I处固联点P位于X轴上，当发生圆滚动到位置II（位置I与位置II的夹角为α）时，发生圆的自转角为β，则P点的运动轨迹可表示为：
式(1)
其中 。
式（1）即为摆线的参数方程，当R=2r时，摆线的方程为：
式(2)
公式（2）中，可以看出在这种特殊条件下，摆线的方程已经退化 椭圆的参数方程，摆线的轨迹为椭圆，P 点的运动实际上是两种运动的合成：（1）P点绕圆心C作圆周运动（设其转速为nc）;(2)P点同时绕圆心O作圆周运动（设其转速为no）。因为动圆的直径是定圆直径的1/2，所以P点绕C作圆周运动，角速度是P点绕O所作的圆周运动变成3爪卡盘即工件的运动，同时刀盘的转速为工件转速的2倍，这样车削出来的工件就是椭圆形轮廓线了。
图1-2 摆线方程原理图
以K(＝nc: no)于工件的转速作相同方向的旋转，这就是多边形切削主要特点。
当K=2，如果在刀盘中心对称位置上装2把刀，那么工件就被车削成近似的正方形（如图1-3a）；如果装对称的3把相同的车刀，那么工件就被车削成近似的正六边形（如图1-3b）。图形的形状决定于车刀的多少及刀盘上各车刀之间的角度和长短。
图1-3a 图1-3b
当K=3,即转速比为3：1，则由图1-4不难看出刀尖在工件上的运动轨迹参数方程为：
式(3)
图1-4 刀尖在工件上的运动轨迹图
当刀盘半径r比h大时，该方程的曲线如图1-5所以，它是长幅内摆线。在这曲线的中心部分有一个三角形的核。因此当转速比为3：1时，利用一把车刀就能车削出近似正三角形零件（当刀盘半行径r与h的比值越大时，近似程度越高）。
图1-5
二、横向导轨部件的三维实体建模设计
（一）电机轴设计
首先先对轴进行设计 。打开NX6.0软件，新建模型(Modeling),点击Enter回车确定，进入建模界面，点击 新建草图，默认草图方位X-Y,以及现有平面，根据图纸尺寸，作直径20mm,高20mm.如图2-1所示，完全约束后，完成草图。
图2-1
点击 对草图进行拉伸，设定距离为20mm，确定完成图2-2所示，根据图纸，利用凸台进行轴的构建相对容易。
图2-2
点击 ，在现有圆柱面上进行凸台构建，设置直径15，高度40，如图2-3所示。
图2-3
点击 ，然后对凸台进行定位，点击 点到点，选择圆弧中心，结果如图2-4所示。
图2-4
类似地，在新建好的圆柱面上建立凸台，设置直径20，高度273，点击 ，选择圆弧中心定位，同样的以下同步骤相似，设置直径依次为15，13，14.3高度10.15,1.5，1.7，定位方式相同，最后结果如图2-5所示。
图2-5
下面，对电机轴套进行设计，按照图纸，设计草图，如图2-6所示。
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