40t焊接滾輪架設(shè)計(jì)【說(shuō)明書(shū)+CAD】
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青島理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書(shū) I 摘要 隨著現(xiàn)代工業(yè)的高度發(fā)展和焊接技術(shù)的不斷進(jìn)步，焊接作為一種金屬連接的工藝 方法，在金屬結(jié)構(gòu)生產(chǎn)中已基本取代了鉚釘連接工藝。焊接產(chǎn)品質(zhì)量的好壞不僅取決 于焊接工藝質(zhì)量，與備料、裝配等工序也有密切聯(lián)系。因此，在整個(gè)焊接生產(chǎn)過(guò)程中， 不論產(chǎn)品的質(zhì)量要求和批量的大小，均應(yīng)考慮采用生產(chǎn)工藝裝備。其中，焊接滾輪架 是借助于主動(dòng)輪與工件間的摩擦力帶動(dòng)筒形工件旋轉(zhuǎn)的焊接變位機(jī)械，其主要應(yīng)用于 筒形工件的裝配與焊接。本文主要研究了以下內(nèi)容： 在已知筒形工件的重量與旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速的前提下，考慮到傳動(dòng)過(guò)程中存在的摩擦效率 以及最終的輸出功率，確定電動(dòng)機(jī)型號(hào)。再以選定的轉(zhuǎn)速為基礎(chǔ)，求出傳動(dòng)裝置的傳 動(dòng)比，從而進(jìn)一步確定選用減速器的傳動(dòng)形式、數(shù)量等。再根據(jù)總體上對(duì)軸、軸承、 聯(lián)軸器等的剛度、壽命要求、綜合位移要求等，確定其余零部件。 關(guān)鍵詞： 焊接；生產(chǎn)工藝質(zhì)量；焊接滾輪架；筒形工件 青島理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書(shū) II Abstract With the high level of modern industrial development and the continuous advancement of welding technology, welding metal as a way to connect the technology in the production of metal structures has basically replaced the rivets connecting process. The quality of welding quality depends not only on the quality of welding technology, but also on the preparation and assembly processes are closely linked. Hence, throughout the welding process, regardless of the quality of the product requirements and batch size,we should consider the use of production technology and equipment. Among them, the wheel frame is welding driving wheel with the workpiece by means of friction between the cylindrical workpiece driven welding positioner rotating machinery, mainly used in the cylindrical workpiece and welding assembly. This paper studys the following: Cylindrical workpiece in a known weight and rotation speed under the premise of the process of taking into account the transmission efficiency of the existence of friction and, ultimately, the output power to determine the motor type. Then selected based on speed, calculated the transmission gear ratio, so as to further determine the selection of the drive reducer form, quantity, and so on. On the basis of the whole shaft, bearings, couplings, such as stiffness, longevity requirements, integrated displacement requirements, etc., we could determine the remaining components. Key words: welding; production process quality; welding wheel frame; cylindrical workpiece 青島理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書(shū) III 目錄 摘要 .I Abstract.II 目錄 . 第 1 章 緒論 .1 1.1 課題研究的意義及現(xiàn)狀 .1 1.2 論文主要研究?jī)?nèi)容 .1 第 2 章 滾輪架概述 .2 2.1 本文滾輪架適用范圍 .2 2.2 滾輪架的分類 .2 2.3 中心角與驅(qū)動(dòng)力、支反力的關(guān)系 .3 2.4 型號(hào)標(biāo)志方法 .4 2.5. 正常使用條件及技術(shù)要求 .5 2.6. 檢驗(yàn)與驗(yàn)收及標(biāo)志、包裝、運(yùn)輸及保管 .7 2.7. 滾輪驅(qū)動(dòng)方案及軸向竄動(dòng)的問(wèn)題 .9 第 3 章 滾輪架的設(shè)計(jì)與校核 .13 3.1 電動(dòng)機(jī)、帶輪的選擇 .13 3.2 減速器的確定 .15 3.3 主動(dòng)滾輪的設(shè)計(jì) .16 3.4 從輪滾輪的設(shè)計(jì) .24 結(jié)論 .28 參考文獻(xiàn) .29 致 謝 .30 附 件 1 .31 附件 2 .41 青島理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書(shū)
第1章 緒論
1.1 課題研究的意義及現(xiàn)狀
隨著焊接生產(chǎn)技術(shù)的高速發(fā)展，對(duì)焊接生產(chǎn)的機(jī)械化和自動(dòng)化提出了越來(lái)越高的要求，焊接機(jī)械設(shè)備的需求量也越來(lái)越大。焊接滾輪架設(shè)備正是為滿足市場(chǎng)需求而設(shè)計(jì)生產(chǎn)的，它是借助焊件與主動(dòng)滾輪間的摩擦力來(lái)帶動(dòng)圓筒形焊件的焊接與裝配。
近年來(lái)，在筒形工件內(nèi)外環(huán)縫的焊接中，組合式焊接滾輪架取代長(zhǎng)軸式、固定式等焊接滾輪架，獲得了廣泛的應(yīng)用。現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)中，應(yīng)用最多的標(biāo)準(zhǔn)組合是由兩個(gè)主動(dòng)輪座配兩個(gè)從動(dòng)輪座來(lái)驅(qū)動(dòng)和支承工件。但是主、從動(dòng)輪座在支架上的布置有兩種方案 一種是兩個(gè)主動(dòng)輪座和兩個(gè)從動(dòng)輪座分別布置在兩個(gè)支架上，另一種是每個(gè)支架上各布置一個(gè)主動(dòng)輪座和從動(dòng)輪座。前者宜用于壁厚較大剛性較好的工件，后者宜用于長(zhǎng)度較大剛性較差的工件。
1.2 論文主要研究?jī)?nèi)容
本論文主要對(duì)焊接滾輪架的分類以及應(yīng)用進(jìn)行闡述，對(duì)焊接滾輪架的主動(dòng)輪、從動(dòng)論進(jìn)行相應(yīng)的定量分析。全文的主要內(nèi)容包括以下幾個(gè)方面：
（1） 滾輪架分類
（2） 滾輪架中心角與驅(qū)動(dòng)力、支反力的關(guān)系
（3） 滾輪架驅(qū)動(dòng)方案及軸向竄動(dòng)的問(wèn)題
（4） 主動(dòng)滾輪中減速器、轉(zhuǎn)軸、軸承等的設(shè)計(jì)
（5） 從動(dòng)滾輪中轉(zhuǎn)軸、圓錐滾子、滑動(dòng)軸承等的設(shè)計(jì)
1
青島理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書(shū)
第2章 滾輪架概述
2.1 本文滾輪架適用范圍
本章內(nèi)容闡述了焊接滾輪的分類、技術(shù)要求、試驗(yàn)方法和檢驗(yàn)規(guī)則等內(nèi)容。
本章焊接滾輪架適用于通用型滾輪架。對(duì)于有特殊要求的滾輪架或?qū)Ｓ脵C(jī)可參考本章內(nèi)容，由制造廠與用戶雙方協(xié)商處理。
2.2 焊接滾輪架的分類
滾輪架由滾輪和基座組成。
2.2.1 滾輪型式分類
基本滾輪、交換滾輪、差動(dòng)滾輪、可調(diào)中心高滾輪及可偏轉(zhuǎn)軸線滾輪五種。
2.2.2 滾輪架分類
長(zhǎng)軸式滾輪架和組合式滾輪架兩大類。
（1）長(zhǎng)軸式滾輪架
多個(gè)滾輪沿筒體類工件兩側(cè)成兩行同軸排列，一側(cè)均為主動(dòng)輪，另一側(cè)為從動(dòng)輪，且主動(dòng)輪與從動(dòng)輪數(shù)相同。用于細(xì)長(zhǎng)筒體工件的裝配和焊接。
（2）組合式滾輪架
組合式滾輪架由兩個(gè)滾輪支承在同一個(gè)基座上組成滾輪架，可根據(jù)工件的重量和長(zhǎng)度由兩架或多架任意組合。按組合滾輪類別可分為基本式滾輪架、交換式滾輪架、自調(diào)式滾輪架、可調(diào)中心高滾輪架和可偏轉(zhuǎn)軸線滾輪架五種。
（3）交換式滾輪架
由交換滾輪和基本滾輪組成，變換交換輪的位置可獲得不同的中心距，以適應(yīng)不同直徑的工件。
（4）自調(diào)式滾輪架
由差動(dòng)滾輪組成的滾輪架。自調(diào)式滾輪架可隨工件直徑不同，滾輪隨擺架自動(dòng)調(diào)整滾輪中心距使工件獲得平衡支承。自調(diào)式滾輪架通過(guò)差動(dòng)齒輪系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)主動(dòng)滾輪。
（5）可調(diào)中心高滾輪架
由可調(diào)中心高滾輪和基本滾輪組成，通過(guò)調(diào)節(jié)一個(gè)滾輪的中心高使筒體類工件在旋轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生一個(gè)與工件竄動(dòng)方向相反的軸向分力來(lái)消除工件的軸向竄動(dòng)。
（6）可偏轉(zhuǎn)軸線滾輪架
由可偏轉(zhuǎn)軸線滾輪和基本滾輪組成，通過(guò)調(diào)節(jié)可偏轉(zhuǎn)軸線滾輪軸線與筒體類工件母線的夾角獲得一個(gè)與工件竄動(dòng)方向相反的軸向分力來(lái)消除工件的軸向竄動(dòng)。
滾輪架的傳動(dòng)方式和機(jī)構(gòu)示意圖見(jiàn)表2。
2.3 中心角與驅(qū)動(dòng)力、支反力的關(guān)系
工件在滾輪架上的中心角與兩滾輪架的橫向間距和工件及滾輪的直徑有關(guān)。
根據(jù)工件在滾輪架上的受力分析，若在公式推導(dǎo)中做一些簡(jiǎn)化，可得到工件的驅(qū)動(dòng)力矩，運(yùn)動(dòng)阻力，支反力、的表達(dá)式如下：
（2-1）
（2-2）
（2-3）
（2-4）
為便于討論 ，在上四式中若令 e=0，則有，，若取 =4lcm，=7cm， ，f=0.01(滑動(dòng)軸承)，f=0.01(滾動(dòng)軸承 )，可作出此條件下的和曲線 (圖 2.1a，b)，由圖 2.1看出 ：
(1)當(dāng)G一定時(shí)，范圍內(nèi)，T／G和 Q／G變化較小， (滾動(dòng)軸承)， (滑動(dòng)軸承)，說(shuō)明工件轉(zhuǎn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)力不大 ，僅為自重的％～％；支承= (0．5 ～0．6)G，說(shuō)明采用滑動(dòng)或滾動(dòng)軸承對(duì)支承力影響不大 。
(2)當(dāng) 由 70°增至 130°時(shí) ，驅(qū)動(dòng)力增加一倍 ， (滾動(dòng)軸 承 )， (滑動(dòng)軸承)，支反力也同樣增加了一倍 ，。
（a） (b)
圖2-1 單位重量驅(qū)動(dòng)力，單位重量支反力與中心角的關(guān)系曲線
(3)當(dāng) a>130°時(shí) ，T／G和 Q／G 急劇增大 ，在 160° ～ 1 65°時(shí)達(dá)到崩潰值 ，工件有可能楔入兩滾輪之間使工件變形、滾輪架卡壞。因此 角應(yīng)限制在 130°以下，為安全計(jì)最好不超過(guò) 110°。
(4)同一 值下，滑動(dòng)軸承的驅(qū)動(dòng)力是滾動(dòng)軸承的二倍 ，因此驅(qū)動(dòng)功率也是二倍的關(guān)系， 但支反力相差不大。所以，保要結(jié)構(gòu)上允許，單輪載量在 100t以上的滾輪架應(yīng)盡量采用滾動(dòng)軸承。
以上得出了中心角的使用上限 ，其下限可根據(jù)工件在滾輪上的靜載穩(wěn)定性確定 ，即根據(jù)不發(fā)生傾覆的必要條件確定，。
這是理論推導(dǎo)結(jié)果，實(shí)際應(yīng)用中，即或很小 (e相對(duì)于 R很小)，也不能使過(guò)小。通常，為了使工件穩(wěn)定轉(zhuǎn)動(dòng)，又不使驅(qū)動(dòng)功率增加，在滿足工件不煩覆的條件下中心角應(yīng)大于并接近 30°為宜。
2.4 型號(hào)標(biāo)志方法
焊接滾輪架型號(hào)以名稱、額定載重量、結(jié)構(gòu)類型、傳動(dòng)形式、沿工作軸線移動(dòng)功能以及速度穩(wěn)定程度分級(jí)等代號(hào)編制。
HGJ
X1-X2
X3
X4-X5
速度穩(wěn)定程度分級(jí)
沿軸線移動(dòng)功能
傳動(dòng)形式
結(jié)構(gòu)形式
滾輪架額定載重
滾輪架代號(hào)
圖2-2 滾輪架型號(hào)表示方法
2.4.1 GHJ表示焊接滾輪架名稱。
2.4.2 表示焊接滾輪架額定載重量代號(hào)，直接以噸數(shù)表示。
2.4.3 表示結(jié)構(gòu)分類代號(hào)，表2-1。
表2-1 結(jié)構(gòu)分類代號(hào)
結(jié)構(gòu)分類代號(hào)
結(jié)構(gòu)分類名稱
1
長(zhǎng)軸式滾輪架
2
基本式滾輪架
3
交換式滾輪架
4
自調(diào)式滾輪架
5
可調(diào)中心滾輪架
6
可偏轉(zhuǎn)軸線滾輪架
2.5 正常使用條件及技術(shù)要求
焊接滾輪架在下列使用條件下應(yīng)能正常工作。
2.5.1 海拔高度不超過(guò)1000 m。
2.5.2 周圍環(huán)境空氣溫度不應(yīng)超過(guò)下列限值：
a）最高溫度40℃；
b）最低溫度0℃。
2.5.3 空氣相對(duì)濕度
在日平均溫度不大于25℃時(shí)，最濕月份的平均最大相對(duì)濕度為90%。
2.5.4 焊接滾輪架使用場(chǎng)所應(yīng)無(wú)嚴(yán)重危害或影響滾輪架正常使用的爆炸性或腐蝕性工業(yè)氣體、水蒸氣、鹽霧和化學(xué)性沉積物等。
2.5.5 供電電網(wǎng)品質(zhì)JB/T 9187－1999.8
電壓波動(dòng)（當(dāng)頻率為額定值時(shí)）%；
頻率波動(dòng)（當(dāng)電壓為額定值時(shí)）%。
2.5.6 焊接滾輪架兩地軌上平面的平面度應(yīng)達(dá)到GB/T 1184的有關(guān)要求。兩地軌的平行度應(yīng)符合GB/T1184 的有關(guān)要求。
2.5.7 使用環(huán)境如有特殊要求，用戶可與制造廠協(xié)商，作特殊防護(hù)設(shè)計(jì)。
2.5.8 技術(shù)要求
2.5.8.1 主動(dòng)滾輪應(yīng)采用直流電動(dòng)機(jī)或交流寬調(diào)速電動(dòng)機(jī)通過(guò)變速箱驅(qū)動(dòng)。
2.5.8.2 主動(dòng)滾輪圓周速度應(yīng)滿足焊接工藝的要求，在6～60 m/h范圍內(nèi)無(wú)級(jí)可調(diào)。如有特殊要求，制造廠和用戶協(xié)商確定。
2.5.8.3 滾輪圓周速度應(yīng)穩(wěn)定、均勻，不允許有爬行現(xiàn)象，其允許的速度波動(dòng)量Δv 按不同的焊接工藝要求劃分為A、B兩級(jí)（見(jiàn)表2-2）。
表2-2 速度穩(wěn)定性能代號(hào)
速度穩(wěn)定程度
速度允許波動(dòng)百分比
A
％
B
％
2.5.8.4 焊接滾輪架制造和裝配精度要求
2.5.8.4.1 焊接滾輪架的蝸輪副、齒輪副等傳動(dòng)零部件應(yīng)符合GB/T 1356、GB/T 10095 和GB/T 10089中8 級(jí)精度要求。
2.5.8. 4. 2 焊接滾輪架所有中心高必須相等，允許公差為GB/T 1800.3—1998中IT8的要求。
2.5.8.4.3 滾輪兩頭和中部圓跳動(dòng)應(yīng)符合GB/T 1184的有關(guān)要求。
2.5.8.4.4 工件兩側(cè)滾輪裝配后或調(diào)整中心距后兩軸線平行度、滾輪軸線與基座底面的平行度以及滾輪軸線與基座上和地軌側(cè)面配合面的平行度在滾輪全長(zhǎng)上測(cè)量應(yīng)符合GB/T 1184的有關(guān)要求。
2.5.8.4.5 工件兩側(cè)滾輪中心距在滾輪裝配后或調(diào)整中心距后允許公差為GB/T1800.3—1998中IT8精度要求。
2.5.8.5 焊接滾輪架必須配備可靠的焊接電纜旋轉(zhuǎn)接地器，不允許焊接電流流經(jīng)滾輪架的軸承。
2.5.8.6 滾輪工作面的材料建議按滾輪額定載重量選取。
2.5.8.6.1 滾輪架額定載重量10 t，采用橡膠輪面。
2.5.8.6.2 滾輪架額定載重量＞10 t而60 t，采用金屬橡膠組合輪面，金屬輪面承重，橡膠輪面驅(qū)動(dòng)）。
2.5.8.6.3 滾輪架額定載重量＞60 t，采用金屬輪面。
2.5.8.6.4 長(zhǎng)軸式滾輪架的滾輪工作面的材料由供需雙方商定。
2.5.8.7 滾輪直徑、滾輪架的額定載重量及筒體類工件最大、最小直徑應(yīng)符合表7 規(guī)定。
2.5.8.8 焊接滾輪架每對(duì)滾輪的中心距必須能根據(jù)筒體類工件的直徑作相應(yīng)的調(diào)整，保證兩滾輪對(duì)筒體的包角大于45°，小于110°。
2.5.8.9 筒體類工件在防軸向竄動(dòng)滾輪架上進(jìn)行焊接時(shí)，在整個(gè)焊接過(guò)程中工件的軸向竄動(dòng)量應(yīng)。
2.5.8.10 主動(dòng)滾輪驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)最小功率建議按表2-3選取。
表2.5.2中所列功率值為一臺(tái)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)一對(duì)主動(dòng)滾輪時(shí)的功率。如果用兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)分別驅(qū)動(dòng)兩個(gè)主動(dòng)滾輪時(shí)，電動(dòng)機(jī)的功率值應(yīng)為表2-3中所列數(shù)值的一半。
表2-3 主滾輪電動(dòng)機(jī)的最小功率
載重量
0.6
2
6
10
25
60
100
160
250
最小功率
0.4
0.75
1
1.4
1.4
2.2
2.8
2.8
5.6
2.5.8.11 電氣控制系統(tǒng)的安全指標(biāo)應(yīng)符合GB 4064 要求。
2.5.8.12 焊接滾輪架應(yīng)采用優(yōu)質(zhì)鋼制造，如用焊接結(jié)構(gòu)的基座，焊后必須進(jìn)行消除應(yīng)力熱處理。
2.5.8.13 出廠前，滾輪架非工作面應(yīng)噴漆。
2.5.8.14 焊接滾輪架應(yīng)在適當(dāng)位置設(shè)有固定的起吊鉤。
2.6 檢查與驗(yàn)收及標(biāo)志、包裝、運(yùn)輸及保管
2.6.1 出廠檢驗(yàn)
滾輪架出廠前應(yīng)按2.6.4所提項(xiàng)目和精度檢查制造和裝配質(zhì)量，并進(jìn)行空載試車。
2.6.1.1 按GB/T 10095、GB/T 10089中8 級(jí)精度及檢查方法檢查齒輪、蝸輪副等傳動(dòng)零件的質(zhì)量。
2.6.1.2 將滾輪架置于平臺(tái)上用高度尺測(cè)量滾輪架基座下基準(zhǔn)面至滾輪中心尺寸，應(yīng)滿足2.6.4.2 要求。
2.6.1.3 用百分表測(cè)量滾輪的圓跳動(dòng)，應(yīng)滿足2.6.4.3 要求。
2.6.1.4 將滾輪架置于平臺(tái)上用高度尺測(cè)量各滾輪兩端中心高的差，即為滾輪軸線與基座底面的平行度；用平尺、方箱、高度尺測(cè)量滾輪兩端到基座上和地軌側(cè)面配合面的水平尺寸差，即為兩滾輪軸線平行度及滾輪軸線與地軌側(cè)面平行度，其值應(yīng)滿足6.4.4 要求。
2.6.1.5 用平尺和外徑百分表測(cè)量?jī)蓾L輪的中心距，應(yīng)滿足2.6.4.5 要求。
2.6.1.6 空載試車
2.6.1.6.1 空載試車時(shí)間應(yīng)不少于1 h。檢查各主動(dòng)輪旋轉(zhuǎn)有無(wú)卡死現(xiàn)象，減速箱、變速箱有無(wú)異常聲。
2.6.1.6.2 電動(dòng)機(jī)調(diào)至最高和最低轉(zhuǎn)速時(shí)，用線速度測(cè)定儀分別檢查滾輪的最大和最小圓周速度，應(yīng)滿足2.6.2 要求，圓周速度波動(dòng)量應(yīng)達(dá)到2.6.3要求。
2.6.2 型式試驗(yàn)
型式試驗(yàn)可由供需雙方協(xié)商確定，必要時(shí)，應(yīng)由用戶配合進(jìn)行。
2.6.2.1 負(fù)載試車
2.6.2.1.1 滾輪架在額定載重下（對(duì)50 t以上的滾輪架試驗(yàn)載重量由用戶在額定載重量以下選擇）進(jìn)行負(fù)載試車。
2.6.2.1.2 在室溫20℃自然通風(fēng)條件下，在達(dá)到熱平衡后用電阻法測(cè)量驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的溫升應(yīng)小于表2.6.1所列數(shù)值。
表2-4 電動(dòng)機(jī)的允許升溫
絕緣等級(jí)
A
B
B
F
H
允許溫度
60
75
80
100
125
2.6.2.1.3 用線速度測(cè)定儀檢測(cè)筒體工件表面線速度，應(yīng)達(dá)到2.6.3 要求。
2.6.2.1.4 對(duì)于防竄動(dòng)滾輪架在負(fù)載試車全部時(shí)間內(nèi)，測(cè)量工件總的軸向竄動(dòng)應(yīng)滿足2.6.9 要求。
2.6.3 標(biāo)志、包裝、運(yùn)輸及保管
2.6.3.1 焊接滾輪架的標(biāo)牌上應(yīng)有型號(hào)、額定載重量、滾輪線速度范圍、筒體工件直徑范圍、電動(dòng)機(jī)功率、網(wǎng)路額定電壓、滾輪架自重、滾輪架外形尺寸、出廠編號(hào)、出廠日期、制造廠名等。
2.6.3.2 包裝箱應(yīng)堅(jiān)固，能防雨水，便于起重?？煞植考b。
2.6.3.3 包裝時(shí)應(yīng)同時(shí)裝入產(chǎn)品合格證、使用說(shuō)明書(shū)、安裝圖、裝箱單等技術(shù)文件。
2.6.3.4 在運(yùn)輸過(guò)程中不允許傾倒和強(qiáng)烈振動(dòng)。
2.6.3.5 焊接滾輪架出廠前和到貨后使用廠不立即安裝時(shí)，存放場(chǎng)地應(yīng)符合2.5.2～2.5.4 要求。
2.7 滾輪驅(qū)動(dòng)方案及軸向竄動(dòng)的問(wèn)題
2.7.1 滾輪驅(qū)動(dòng)方案
為使焊接滾輪架的滾輪間距調(diào)節(jié)方便可靠，組合便利，采用主動(dòng)輪單獨(dú)驅(qū)動(dòng)的設(shè)計(jì)方案，即每個(gè)主動(dòng)輪單獨(dú)利用一臺(tái)電動(dòng)機(jī)和減速機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)。不過(guò)要注意解決好各主動(dòng)輪的同步問(wèn)題，在選用電動(dòng)機(jī)和減速機(jī)結(jié)構(gòu)上要盡量選用特性一致且經(jīng)過(guò)實(shí)測(cè)的使用。
因?yàn)殚L(zhǎng)軸式滾輪架是用戶根據(jù)焊件特點(diǎn)自行設(shè)計(jì)制造的，市場(chǎng)可供選用的定型產(chǎn)品很少，已不常用，所以本次設(shè)計(jì)的4噸級(jí)滾輪架采用組合式設(shè)計(jì)它的主動(dòng)滾輪架，從動(dòng)滾輪架，混合式滾輪架都是獨(dú)立的，使用時(shí)可根據(jù)焊件的重量和長(zhǎng)度進(jìn)行任意組合，其組合比例也不僅是1與1的組合。因此，使用方便靈活，對(duì)焊件的適應(yīng)性很強(qiáng)，是目前應(yīng)用最廣泛的結(jié)構(gòu)形式。
2.7.2. 關(guān)于滾輪架軸向竄動(dòng)的問(wèn)題
如果滾輪和焊件都是理想的圓柱體，且各滾輪尺寸一致，并且其轉(zhuǎn)動(dòng)軸線都在同一水平面內(nèi)并與焊件軸線平行時(shí)，放在滾輪架上的焊件是不會(huì)產(chǎn)生軸向竄動(dòng)的，這是理想情況。但實(shí)際上是不可能做到的，尤其是焊件就不可能做到理想中的圓柱體。
多次試驗(yàn)證明將主、從滾輪架在水平和軸向上的位置找好，固定下來(lái)，下次再用時(shí)仍會(huì)竄動(dòng)。即便是同一個(gè)焊件，此時(shí)調(diào)整后已不再竄動(dòng)，但換個(gè)方向旋轉(zhuǎn)或?qū)⒃摵讣跗鹨苿?dòng)位置后再放到滾輪架上，該焊件又會(huì)竄動(dòng)了，更不用說(shuō)換另外一個(gè)焊件了。
圖2-3 滾輪架傳動(dòng)示意圖
國(guó)內(nèi)一些工廠采用在焊件端頭硬頂?shù)霓k法，這種辦法對(duì)設(shè)備和焊件都有損害，實(shí)屬無(wú)奈。國(guó)外制作的防竄滾輪架，雖能滿足要求，可惜價(jià)格較昂貴。
理論和實(shí)踐都證明：影響焊件做軸向竄動(dòng)的主要原因是滾輪各軸線與焊件軸線的平行度。因此，在制造和使用焊接滾輪架時(shí)，首先要盡量做到：①主、從滾輪架都位于同一中心線上。②各滾輪的軸線都在一個(gè)水平面內(nèi)且相互平行。③滾輪間距相等。
實(shí)際上，焊件在滾輪架上的軸向竄動(dòng)，其焊件本身是在作螺旋運(yùn)動(dòng)，如能采取措施，把焊件的左旋及時(shí)地改為右旋或?qū)⒂倚臑樽笮?，直至焊件不再作螺旋運(yùn)動(dòng)為止。
目前，已有三種執(zhí)行機(jī)構(gòu)可完成防止工件竄動(dòng)任務(wù)：
（1）頂升式執(zhí)行機(jī)構(gòu) 從動(dòng)滾輪架的一側(cè)滾輪可以做升降運(yùn)動(dòng)，使焊件軸線發(fā)生偏移，同時(shí)也使焊件自重產(chǎn)生的軸向分量發(fā)生變化。這種調(diào)節(jié)方式其優(yōu)點(diǎn)是調(diào)節(jié)靈敏度較高，缺點(diǎn)是制造成本高，體積大。
（2）偏移式執(zhí)行機(jī)構(gòu) 從動(dòng)滾輪架的兩側(cè)滾輪沿其垂直中心線可做同向偏移，以此改變滾輪與焊件的軸向摩擦分力。這種調(diào)節(jié)方式其優(yōu)點(diǎn)是靈敏度高，但最大的缺點(diǎn)是對(duì)滾輪的磨損太大。
（3）平移式執(zhí)行機(jī)構(gòu) 從動(dòng)滾輪架的兩側(cè)滾輪可以同時(shí)垂直于焊件軸心線做水平移動(dòng)，從而達(dá)到調(diào)節(jié)焊件軸心線以及調(diào)節(jié)滾輪軸線夾角的目的。這種調(diào)節(jié)方式其優(yōu)點(diǎn)是穩(wěn)定性好，制造成本低，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，不占用額外的安裝空間。
確定焊接滾輪架方案時(shí)，其合理性和經(jīng)濟(jì)性是主要考慮的因素。當(dāng)焊件的焊接方法及工藝確定后，所選夾具結(jié)構(gòu)，首先要能保證焊接工藝的實(shí)施。同時(shí)，焊件結(jié)構(gòu)尺寸以及組成焊件坯料的制作工藝和制造精度，則是確定夾具定位方法、定位基準(zhǔn)和夾緊機(jī)構(gòu)方案的重要依據(jù)。除此之外，還應(yīng)考慮經(jīng)濟(jì)上的因素，使夾具的制造、使用費(fèi)用最低而取得的經(jīng)濟(jì)效益最大。由于上述各因素都不是孤立存在的，它們之間往往有聯(lián)系又有制約，所以在確定夾具方案時(shí)要對(duì)上述各因素進(jìn)行綜合分析，只有通盤(pán)考慮，才能制定出最佳的設(shè)計(jì)方案具體確定設(shè)計(jì)方案時(shí)，應(yīng)聯(lián)系以下幾個(gè)方面進(jìn)行考慮：
1)焊件的整體尺寸和制造精度以及組成焊件的各個(gè)坯件的形狀、尺寸和精度。其中．形狀和尺寸是確定夾具設(shè)計(jì)方案、夾緊機(jī)構(gòu)類型和結(jié)構(gòu)形式的主要依據(jù)，并且直接影響其幾何尺寸的大小；制造精度是選擇定位器結(jié)構(gòu)形式和定位器配置方案以及確定定位器本身制造精度和安裝精度的主要依據(jù)。
2)裝焊工藝對(duì)夾具的要求。例如與裝配工藝有關(guān)的定位基面裝配次序、夾緊方向?qū)A具結(jié)構(gòu)提出的要求。再如，不同的焊接方掃對(duì)夾具提出的要求，像埋弧焊，可能要求在夾具上設(shè)置焊劑墊；電渣焊要求夾具保證能在垂直位置上施焊；電阻焊要求夾具本身就是電極之一等。
3)裝、焊作業(yè)能否在同一夾具上完成，或是需要單獨(dú)設(shè)計(jì)裝固夾具和焊接夾具。
2.7.3 滾輪架滾輪的設(shè)計(jì)
滾輪架的滾輪結(jié)構(gòu)主要有四種類型，其特點(diǎn)和使用范圍．
由于滾輪架的額定載荷是40t，所以選用膠輪結(jié)構(gòu)。橡膠輪緣的滾輪常因結(jié)構(gòu)不合理，或橡膠質(zhì)量不佳或掛膠工藝不完善，使用不久就會(huì)發(fā)生擠裂，脫膠而破壞。為此，設(shè)計(jì)滾輪時(shí)，常常在橡膠輪緣兩側(cè)開(kāi)出15°的倒角，以留出承載后橡膠變形的空間，避免擠裂。另外，常在橡膠輪輞與金屬的結(jié)合部，將金屬輪面開(kāi)出多道溝槽，以增加橡膠與金屬的接觸面積，強(qiáng)化結(jié)合牢度，避免脫膠。至于橡膠成分和掛膠工藝，在美國(guó)是一項(xiàng)專利，國(guó)內(nèi)蘭州石油化工機(jī)器廠，將國(guó)產(chǎn)橡膠輪緣的坦克支重輪用在焊接滾輪架上，取得了很好的效果，使?jié)L輪壽命延長(zhǎng)了許多。
2.7.4 連軸器的選用：
聯(lián)軸器的類型很多．根據(jù)其是否包含彈件元件，可以劃分為剛性聯(lián)軸器和彈性聯(lián)軸器兩大類。剛性聯(lián)軸器根據(jù)正常工作時(shí)是否允許兩個(gè)半聯(lián)軸器軸線產(chǎn)生相對(duì)位移又分為固定式剛性聯(lián)袖器和可移式剛性聯(lián)袖器。固定式剛性聯(lián)軸器，要求被聯(lián)接兩軸軸線嚴(yán)格對(duì)中，因?yàn)樗荒苎a(bǔ)償兩軸的相對(duì)位移。其常用類型有夾殼聯(lián)軸器和凸緣聯(lián)軸器等?？梢剖絼傂月?lián)軸器可以通過(guò)兩半聯(lián)軸器間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)來(lái)補(bǔ)償被聯(lián)接兩軸的相對(duì)位移。其常用類型有十字滑塊聯(lián)軸器、齒輪聯(lián)軸器和萬(wàn)向聯(lián)軸器等。
彈性聯(lián)軸器包含有彈性元件，不僅具有吸收振動(dòng)和緩解沖擊的能力，而且能夠通過(guò)彈性元件助變形來(lái)補(bǔ)償兩軸的相對(duì)位移。其常用類型有——彈性套柱銷聯(lián)軸器、彈性柱銷聯(lián)軸器和輪胎式聯(lián)軸器等。
第3章 滾輪架的設(shè)計(jì)與校核
3.1. 電動(dòng)機(jī)及帶輪的選擇
3.1.1G/2
Fn
圖3-1 主動(dòng)滾輪受力圖
Fn
電機(jī)的選擇
(3-1)
(3-2)
(3-3)
(3-4)
查表，考慮到滾輪可能存在偏心,故選擇
直流電動(dòng)機(jī)Z4-31
功率：
額定轉(zhuǎn)速：1500
數(shù)量：2臺(tái)
3.1.2 主動(dòng)滾輪直徑
表3-1 設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)力矩參考值
載重量/t
3
5
10
20
40
60
80
滾輪直徑寬度/mm
170100
250130
270130
315170
350220
400260
470300
驅(qū)動(dòng)力矩/N.m
300
800
1000
3200
5000
10000
12000
由表,選擇主動(dòng)滾輪直徑480-500-480mm
從動(dòng)輪直徑450mm
3.1.3 帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)
（1）確定計(jì)算功率Pca:
據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)教材表8-7,選擇Ka=1.2,則
（3-5）
（2）選擇V帶的帶型:
據(jù)計(jì)算功率與小帶輪轉(zhuǎn)速,從[3]文獻(xiàn)圖8-1選取普通V帶的帶型A型.
（3） 確定帶輪的基準(zhǔn)直徑d并驗(yàn)算帶速V:
1）初選小帶輪的基準(zhǔn)直徑d: d=90mm
2）驗(yàn)算帶速V:
（3-6）
3） 計(jì)算大帶輪的基準(zhǔn)直徑:
（3-7）
故取
（4）確定中心距,并選擇V帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度:
1) 據(jù)文獻(xiàn)[3]公式,得
（3-8）
即,取
2） 據(jù)文獻(xiàn)[3]公式,得
（3-9）
=
=
故取
（5）計(jì)算中心距及其變動(dòng)范圍:
實(shí)際中心距: （3-10）
=
（3-11）
（3-12）
1） 確定小帶輪的包角:
（3-13）
帶的根數(shù)(已查得=1.07, =0.17,K=0.93,=0.91):
Z = （3-14）
3.2 減速器的設(shè)計(jì)與選擇:
選取滾輪圓周轉(zhuǎn)速48 ,滾輪直徑500mm
故 （3-15）
綜上, （3-16）
又,取,擺線針輪減速器Xw5-4的，取蝸桿，單頭,蝸輪, 導(dǎo)程角（見(jiàn)圖3-2）
3.3 主動(dòng)滾輪的設(shè)計(jì)
3.3.1 主要零件設(shè)計(jì)
1) 初步確定主動(dòng)滾輪的最小直徑
取軸的材料為45鋼，調(diào)制處理，據(jù)文獻(xiàn)[3]15-3，取=112，于是
= (3-17)
選圓錐滾子軸承30230，D=270mm，T=49mm，C=400KN，=364KN
Y=1.4，=0.8
圖3-2 蝸輪蝸桿示意圖
2) 受力分析
(3-18)
=
=
= = (3-19)
== (3-20)
=
(3-21)
=
(3-22)
=
(3-23)
圖3-3 蝸輪蝸桿受力圖
3) 轉(zhuǎn)軸彎扭校核
據(jù)圖得：
+= (3-24)
得
=
=
(3-25)
=
G/4
55°
115
200
170
圖 3-4 軸的受力分析圖
又 + = (3-26)
得
= (3-27)
綜上，主動(dòng)軸的受力，彎扭如圖：
4） 校核計(jì)算
= = (3-28)
=
(3-29)
Ft
Fr
Ft1
Fr1
G/4
55°
Fr2
Ft2
115
200
170
T
T
Mh/N.m
4691.53
7426.26
Mv/N.m
12889
13449.71
T/N.m
圖3-5 軸的彎扭受力圖
16812.873
設(shè)扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力，則=0.6，軸的計(jì)算應(yīng)力為：
= (3-30)
=
之前已選定軸的材料為45鋼，調(diào)制處理，由文獻(xiàn)[3]表15-1查得，=60MPa，因此，故軸的直徑符合要求。
3.3.2 圓柱蝸桿傳動(dòng)的設(shè)計(jì)：
由于在蝸輪蝸桿傳動(dòng)中,蝸輪較蝸桿更容易造成損壞,故只需校核蝸輪強(qiáng)度即可.
1） （3-31）
=
2) 查文獻(xiàn)[9]，得
d=11200，=30，=200MPa，K=1.2，=800.613N.m
a. 實(shí)際接觸強(qiáng)度:
（3-32）
=
= d
故蝸輪接觸強(qiáng)度符合要求.
b. 實(shí)際彎曲強(qiáng)度:
查手冊(cè),得 = 4.2,=33MPa
（3-33）
= d
故蝸輪彎曲強(qiáng)度符合要求.
3) 熱平衡計(jì)算:
已知 = 13 , =0.7, 設(shè)=60 , =20,則
= = （3-34）
=
而 =
故須采用在傳動(dòng)箱內(nèi)裝循環(huán)冷卻管路.
3.3.3 軸承的校核
據(jù)軸的直徑,選擇軸承為雙列圓錐滾子軸承30130,又因軸承2在滾輪運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí),較軸承1受力大,故只需校核軸承2的使用壽命即可.
據(jù) = ,得
== （3-35）
= == （3-36）
1) 當(dāng)與同向時(shí),如圖:
Fae
Fd1
Fd2
圖3-6 從動(dòng)軸的軸向力（一）
+ ,故
軸承2被壓緊, 軸承1被放松.
所以: = = （3-37）
= + = （3-38）
2) 當(dāng)與反向時(shí),如圖:
Fae
Fd1
Fd2
圖3-7 從動(dòng)軸的軸向力（二）
+ ,故
軸承1被壓緊, 軸承2被放松.
所以: = + = （3-39）
= = （3-40）
綜上，當(dāng)與反向時(shí)，與較大，故當(dāng)計(jì)算軸承的使用壽命時(shí)采用與反向時(shí)的與。
3） / = 1.17 e =0.44，取 X=1，Y=1.4，則
（3-41）
=
/ = 0.357 e =0.44，取 X=1，Y=0，則
（3-42）
=
= = （3-43）
= h
3.3.4 鍵的選擇與校核：
1） 鍵的選擇：
蝸輪鍵：b h = 36 20 70 數(shù)量： 2
滾輪鍵：b h l = 40 22 260 數(shù)量： 2
2） 鍵的校核：
蝸輪鍵： = = （3-44）
滾輪鍵： = = （3-45）
3.3.5 軸承蓋與聯(lián)軸器的設(shè)計(jì)
1）選擇螺釘連接式軸承蓋：
（3-46）
（3-47）
L
d
D0
D
H
圖3-8 聯(lián)軸器示意圖
m 自定 （3-48）
2） 聯(lián)軸器的設(shè)計(jì)：
= （2.3～4） d = （2.3～4） 50 （3-49）
L = （3.5～6） d =（3.5～6） 50 （3-50）
h = （0.36～0.6） d =（0.36～0.6） 50 （3-51）
H = （2.8～3.2） d = （2.8～3.2） 50 （3-52）
（3-53）
3.4 從動(dòng)滾輪的設(shè)計(jì)
3.4.1 從動(dòng)軸承的使用壽命計(jì)算：
據(jù)圖得 F = G/8 = = N （3-54）
P = = （3-55）
= N
故 = （3-56）
= h
3.4.2 軸承蓋的設(shè)計(jì)
= （3-57）
e = （3-58）
F
F
G/8
G/8
圖3-9從動(dòng)軸承受力圖
3.4.3 軸的設(shè)計(jì)
A
B
l
a
b
圖3-10 從動(dòng)軸受力圖
F
F
= （120+10+10+42.5） 2 =365 mm
= 365/2 + 120/2 =242.5 mm
= 122.5 mm
= （0.0003-0.0005）
0.001
據(jù)受力圖得，
= 2 （3-59）
（3-60）
= （3-61）
解 w = 2
=2
得 d
得 d
綜上，選擇從動(dòng)輪軸的直徑為90mm。
3.4.4 滑動(dòng)軸承的設(shè)計(jì)
選用錫青銅，=15MPa，=3 m/s，=20 mPa
據(jù)機(jī)床軸承常用的寬徑比范圍，取寬徑比為1。則
= （3-62）
v = （3-63）
v = （3-64）
得 B = d =
結(jié)論
本論文結(jié)合40t焊接滾輪架的基本要求和特點(diǎn)，對(duì)焊接滾輪架的設(shè)計(jì)進(jìn)行了闡述以及計(jì)算，所做的工作主要有以下幾個(gè)方面：
（1） 滾輪架的分類
（2） 滾輪架驅(qū)動(dòng)方案及軸向竄動(dòng)的問(wèn)題
（3） 滾輪架中心角與驅(qū)動(dòng)力、支反力的關(guān)系
（4） 主動(dòng)滾輪中減速器、轉(zhuǎn)軸、軸承等的設(shè)計(jì)
（5） 從動(dòng)滾輪中轉(zhuǎn)軸、圓錐滾子、滑動(dòng)軸承等的設(shè)計(jì)
（6） 主動(dòng)滾輪裝配圖的繪制
（7） 從動(dòng)滾輪裝配圖的繪制
（8） 滾輪架裝配圖的繪制
（9） 主動(dòng)滾輪軸零件圖的繪制
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[15] YUJiei，JIA Ya—zhoui. Applied research on reliable increase measures of CNC lathes. Journal of Harbin Institute of Technolog (New Series)[J]，Vo1．12，No．2，2005
致謝
至此，論文已做好了，這幾個(gè)月，忙忙碌碌，學(xué)到不少東西。在此，特別感謝我的導(dǎo)師劉琨明老師，，他平易近人，治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)，學(xué)識(shí)淵博，幽默風(fēng)趣。大學(xué)四年里，時(shí)時(shí)刻刻的感受到他的言談舉止中，充滿了對(duì)學(xué)生的關(guān)懷，對(duì)教育事業(yè)的熱愛(ài)，對(duì)本職工作的勤勞負(fù)責(zé)。他不但是我們的老師，更是我們的貼心朋友。這次很榮幸在劉老師的指導(dǎo)下，順利完成了畢業(yè)論文設(shè)計(jì)。真誠(chéng)的祝福劉老師身體健康，家庭幸福，工作順利。
在此，還得感謝我的同學(xué)，他們指導(dǎo)和幫助我完成了此次畢業(yè)設(shè)計(jì)。真心祝福他們?cè)谛碌娜松鞒汤镒叩母篮?，過(guò)的更開(kāi)心快樂(lè)。
四年結(jié)束了，幾多歡笑，幾多淚水，幾多快樂(lè)，幾多傷心。細(xì)細(xì)回想，大學(xué)的生活讓我們感觸頻深，從剛踏入大學(xué)時(shí)候的懵懵懂懂，到現(xiàn)在即將畢業(yè)的成熟。我們經(jīng)過(guò)了，留下了自己的青春的腳印，灑下了自己年輕的汗水。不管這四年是否值得，但是毫不懷疑它是我們?nèi)松?dāng)中最有價(jià)值的一筆財(cái)富。記住這四年吧，記住我們的熱情奔放的歲月，銘記我們的可愛(ài)真誠(chéng)的老師和朋友。
畢業(yè)了，終于畢業(yè)了。回首過(guò)去，暢想未來(lái)，讓我們充滿信心，滿腔熱情，努力奮斗，創(chuàng)出一番屬于我們的美好的天地。不管生活怎么樣，但是我們?nèi)匀灰嘈盘鞜o(wú)絕人之路，只要我們努力，只要我們拼搏，美好明天即將到來(lái)。
最后，真誠(chéng)的祝福機(jī)械052班全體同學(xué)和大學(xué)四年中為我們默默奉獻(xiàn)的老師生活快樂(lè)，事業(yè)有成。
附件1
外文資料翻譯1：
數(shù)字模型的產(chǎn)品設(shè)計(jì)與制造
王忠慶，郭春亮
摘要：CAD / CAM集成技術(shù)已經(jīng)引起人們重視，并成為國(guó)際學(xué)術(shù)和商業(yè)研究中一個(gè)焦點(diǎn)，通過(guò)接近10年的努力，在三維參數(shù)化建模功能模型方面已經(jīng)取得很大的進(jìn)步。UG，SOLIDWORK和MDT也把這些技術(shù)應(yīng)用到它們各自的特征里去，然而，從幾何特征到數(shù)字模型并沒(méi)有中取得明顯的發(fā)展?；赟TEP標(biāo)準(zhǔn)，有人提出了產(chǎn)品信息表達(dá)的基本模式和數(shù)據(jù)交換的框架，但由于復(fù)雜的應(yīng)用程序，它在一定程度上很難來(lái)確?？刹僮餍?。本文闡述的模型將數(shù)字鴻溝共享模式（沒(méi)有數(shù)據(jù)模型）的產(chǎn)品設(shè)計(jì)和制造分為五個(gè)部分： ①數(shù)碼產(chǎn)品三維造型設(shè)計(jì); ②數(shù)碼產(chǎn)品的技術(shù)工藝設(shè)計(jì); ③數(shù)字化產(chǎn)品裝配設(shè)計(jì); ④數(shù)碼產(chǎn)品制造工藝設(shè)計(jì); ⑤數(shù)碼產(chǎn)品管理設(shè)計(jì)。資源模型不應(yīng)列入。在產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)，它應(yīng)該是一個(gè)周邊模型，這是本文的創(chuàng)新角度。
上述五個(gè)核心型號(hào)是從實(shí)體單元的功能進(jìn)入數(shù)字模型。產(chǎn)品定義應(yīng)建立在實(shí)體單元的基礎(chǔ)上，以及實(shí)體單元應(yīng)當(dāng)按照“代加工處理”的規(guī)則 ，因此，作者在IMCC'2000還提出了構(gòu)建幾何切削方法。通過(guò)這種方式，可以得到一體化的“形成-加工-裝配-加工-管理”。這是本文的核心。
關(guān)鍵詞：產(chǎn)品數(shù)字化，實(shí)體單元技術(shù)，計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)，工藝，制造
1. 導(dǎo)言
在討論對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)和制造進(jìn)行作數(shù)字模型之前，有必要澄清數(shù)字產(chǎn)品設(shè)計(jì)和產(chǎn)品數(shù)字化技術(shù)是什么？
例如，有些人可能認(rèn)為， “數(shù)字化制造技術(shù)是適用于數(shù)字技術(shù)，以支持整個(gè)生命周期的產(chǎn)品制造活動(dòng)，并優(yōu)化企業(yè)和數(shù)碼產(chǎn)品的運(yùn)行，且可利用數(shù)字技術(shù)在工業(yè)產(chǎn)品中獲得數(shù)字產(chǎn)品，并結(jié)合信息技術(shù)和制造技術(shù)一步一步來(lái)將制造技術(shù)數(shù)字化。 “這其實(shí)是一種片面、不理解本質(zhì)的理解。
數(shù)字化產(chǎn)品很不同于數(shù)碼產(chǎn)品。產(chǎn)品數(shù)字化：數(shù)字化的部分，例如，包括實(shí)體單元的類代碼功能，實(shí)體單元的風(fēng)格特點(diǎn)，實(shí)體單元的形狀特征，實(shí)體單元的物理特征，實(shí)體單元的制造功能，部分實(shí)體單元的功能描述，部分實(shí)體單元的組合功能，零件圖的信息功能等過(guò)程，通過(guò)數(shù)字模型形成產(chǎn)品數(shù)字化，把數(shù)字化信息（如參數(shù)大?。┖头菙?shù)字信息（如物理信息：45 鋼）進(jìn)入數(shù)字信息（包括算術(shù)運(yùn)算符號(hào)和邏輯運(yùn)算）。數(shù)字化產(chǎn)品設(shè)計(jì)是使產(chǎn)品數(shù)字化，從而達(dá)到產(chǎn)品的數(shù)字化。 （即他們將有數(shù)字化功能，如機(jī)構(gòu)單位的特點(diǎn)，工藝特點(diǎn)，生產(chǎn)特點(diǎn)，相互關(guān)聯(lián)的功能和代碼的功能） 。機(jī)制設(shè)計(jì)，優(yōu)化設(shè)計(jì)，有限元分析和模擬設(shè)計(jì)，工藝過(guò)程和生產(chǎn)工藝設(shè)計(jì)可以通過(guò)信息技術(shù)等實(shí)現(xiàn)。
2. 數(shù)字模型的三維實(shí)體單元
很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)產(chǎn)品的最小單位被拆解為“部分”。因此，人們便建議“成組技術(shù)”和并對(duì)產(chǎn)品的參數(shù)進(jìn)行了研究。因此，很多的CAD / CAPP的研究正是根據(jù)本套技術(shù)進(jìn)行 。然而，計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的思想，必須改變基于現(xiàn)代CAD技術(shù)的現(xiàn)狀，以實(shí)現(xiàn)三維基本要素?，F(xiàn)在三維基本單位，也叫實(shí)體單元。
本文在這些研究基礎(chǔ)上第一次提出了三維數(shù)字實(shí)體模型（ SUDM ）。這些實(shí)體單元必須符合規(guī)定的生產(chǎn)過(guò)程，并必須有明顯的特征參數(shù)和大量的實(shí)體要素。
2.1三維實(shí)體單位的分類及代碼：
三維基本實(shí)體單元可以構(gòu)成復(fù)合實(shí)體（每一種零件），對(duì)于千變?nèi)f化的形成類型，可以使用實(shí)體參數(shù)單元構(gòu)建。根據(jù)加工成形原理，它可分為多種基本實(shí)體單元：
1 ）簡(jiǎn)單的實(shí)體單元： 01筒形， 02錐形， 03盒， 04球， 05桿， 06環(huán)狀機(jī)構(gòu)， 07環(huán)， 08矩形環(huán)，09環(huán)， 10三角形環(huán)。
2 ）功能型實(shí)體單元：如彈簧，花鍵，齒輪等，只有通過(guò)計(jì)算的方法到穩(wěn)固的單元。
3 ）特征參數(shù)實(shí)體單元：他們可以通過(guò)建立一個(gè)中心構(gòu)建實(shí)體單元，從而建造標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)。如：螺栓，螺母，球形封頭鍵等。
4 ）頂點(diǎn)擬合實(shí)體單元：如隨機(jī)形狀，只有提取隨機(jī)點(diǎn)，以適應(yīng)構(gòu)建穩(wěn)定的單元，但要經(jīng)過(guò)過(guò)濾的功能得到參數(shù)。
5 ）自我定義的實(shí)體單元：主要截面是自我定義和提供的參數(shù)，這塑造通過(guò)擠壓能形成。
上述所確定的技術(shù)參數(shù)的實(shí)體單元，有利于建模，根據(jù)圖1碼的三維實(shí)體單元的功能，實(shí)現(xiàn)智能構(gòu)建的產(chǎn)品設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)三維設(shè)計(jì)的對(duì)象適應(yīng)圖形控制。
實(shí)體單元代碼包括三個(gè)方面內(nèi)容：第一部分中提取一些部分的代碼，即實(shí)體單元代碼，部分一體化的網(wǎng)絡(luò)代碼。例如，梯形螺栓所示：
氣缸0610101矩形0610802氣缸0610103
氣缸0610104盒立方體0610305
前2位是數(shù)字，中間3位實(shí)體的單元代碼，后兩位是來(lái)收集順序號(hào)碼，因此部分網(wǎng)絡(luò)代碼是建造這些單元的布爾運(yùn)算。
2.2三維實(shí)體單元的特征模型：
零件特征模型必須建立在穩(wěn)定的單元特征模型，在實(shí)體單元功能模型的穩(wěn)定基礎(chǔ)上進(jìn)行單元功能設(shè)計(jì)和鑒定。實(shí)體單元的形狀特征設(shè)計(jì)的方法將在下節(jié)討論（見(jiàn)圖2 ）
2.3.部分取向特征造型：
我們可以認(rèn)為，該產(chǎn)品的功能是一些單元穩(wěn)定的特點(diǎn)，，以及各種實(shí)體單元的功能連接到數(shù)據(jù)庫(kù)中，屬于功能提供的數(shù)據(jù)。功能模型是產(chǎn)品設(shè)計(jì)定位和生產(chǎn)過(guò)程的重要部分。
下面的例子顯示了構(gòu)建數(shù)據(jù)模型與特征參數(shù)（鍵槽） 。實(shí)體單元分類原則與特征提取技術(shù)是通過(guò)實(shí)體建立在這一實(shí)體單元進(jìn)行造型，但應(yīng)符合加工規(guī)則。
在表中，主要的實(shí)體單元即原始的實(shí)體單元和穩(wěn)定單元（子單元），過(guò)渡實(shí)體單元（輔助單元）是構(gòu)建于輔助加工（如：倒角），這種方式形成符合成型概念的過(guò)程。
由于CAD與CAPP的應(yīng)用，會(huì)有不同的重點(diǎn)和目的，它們必須有對(duì)應(yīng)關(guān)系和相關(guān)的特征提取。特征建模必須根據(jù)工藝塑造原則，迅速編輯特征參數(shù)。出于這個(gè)原因，產(chǎn)品功能結(jié)合幾何單元的一些技術(shù)屬性所體現(xiàn)的制造特征，是生產(chǎn)關(guān)系的功能和設(shè)計(jì)功能。
2.4三維實(shí)體單元的參數(shù)數(shù)據(jù)庫(kù)模型
三維實(shí)體單元的參數(shù)數(shù)據(jù)庫(kù)模型是根據(jù)構(gòu)建幾何切削方法確定。
1 ）基本數(shù)據(jù)庫(kù)模型（ GDBM ） ：如技術(shù)要求，標(biāo)題欄等
2 ）特征參數(shù)數(shù)據(jù)庫(kù)模型（ FDBM ） ：說(shuō)明實(shí)體的基本幾何特征，有適應(yīng)功能（如：大小限制，形狀分析，切割仿真，流流程設(shè)計(jì)，函數(shù)優(yōu)化等）
3 ）構(gòu)件產(chǎn)品數(shù)據(jù)庫(kù)模型（ CDBM ） ：相對(duì)坐標(biāo)系統(tǒng)，坐標(biāo)系，運(yùn)動(dòng)的屬性，關(guān)系屬性和穩(wěn)定的單元。
4 ）技術(shù)屬性數(shù)據(jù)庫(kù)模型（ TDBM ） ：該屬性附加到穩(wěn)定的單元， 如材料，精度，加工類型等。
5 ）實(shí)體單元功能數(shù)據(jù)庫(kù)模型（ UDBM ） ：功能參數(shù)適應(yīng)需要一個(gè)過(guò)程，即原始數(shù)據(jù)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)。
數(shù)據(jù)庫(kù)模式最重要的，可以是一個(gè)關(guān)系型，表類型，文本類型和描述型，或綜合其中幾種。
3 . 三維實(shí)體單元數(shù)字化模型的技術(shù)規(guī)劃
規(guī)劃設(shè)計(jì)的技術(shù)主要是實(shí)體單元數(shù)字模型的信息。實(shí)際上，它是建立一個(gè)模型組成的重要部分?！耙徊糠值拿枋鲂畔?穩(wěn)定單元加工表面的特征信息+穩(wěn)定單元不加工表面的特征信息” ，這是所謂的“技術(shù)模式” 。圖3CAPP系統(tǒng)宏觀構(gòu)建技術(shù)模式要求在穩(wěn)定的單元建立一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的“技術(shù)模式”，使計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)劃，從這些資料可以閱讀，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)生成一個(gè)技術(shù)規(guī)劃。
該模型如圖3所示是宏觀建造的一個(gè)“技術(shù)模式” ：整個(gè)模型采用了子模型，這是相互引用，完全結(jié)合起來(lái)，形成穩(wěn)定單元信息加工所要求的資料，然后在有機(jī)形式的基礎(chǔ)上形成穩(wěn)定單元的代碼系統(tǒng)。
3.1加工表面的編碼原則以產(chǎn)品為導(dǎo)向
“構(gòu)建模式”把信息描繪成一部分和其相關(guān)性，這些能通過(guò)被構(gòu)建來(lái)表達(dá)。根據(jù)表面的切割加工及其塑造特點(diǎn)，部分的形狀以其穩(wěn)定的單元特征描述，他們的相互關(guān)系和聯(lián)系可以構(gòu)建功能的一部分切割面。整個(gè)信息和一部分的尺寸鏈可通過(guò)宏觀構(gòu)建一部分有關(guān)“技術(shù)模式”代碼系統(tǒng)形成。
規(guī)定碼：功能標(biāo)記實(shí)體單元，編號(hào)= 01 ? 99 ;主要特征表面標(biāo)記， MFS_編號(hào)= 01 ? 99 ，這標(biāo)志著從左至右，01?99是標(biāo)識(shí)序列的主要工作面;加工表面標(biāo)記，質(zhì)譜_編號(hào)= XX01 ?99 ，第XX其中包括價(jià)值序列編號(hào)， 00 ? 99的順序是加工表面。處理方法優(yōu)于序列碼的3位代碼。說(shuō)明加工表面功能是根據(jù)進(jìn)行的外部和內(nèi)部序列，其次，外部形態(tài)特征描述按順序從左至右，而內(nèi)部形狀特征是按順序從外到內(nèi)。
圖4技術(shù)示范
3.2研究產(chǎn)品定位的技術(shù)原理模型
“技術(shù)示范”小組模式可以表達(dá)的關(guān)系模型，在同一時(shí)間，他們可以建立相互關(guān)聯(lián)的關(guān)系，下面的圖表顯示了構(gòu)建“技術(shù)模式” 的關(guān)鍵，每個(gè)子模型設(shè)計(jì)是設(shè)計(jì)中的數(shù)據(jù)構(gòu)建，必須以反映技術(shù)特點(diǎn)，并從中系統(tǒng)分析;在每一個(gè)模式，不僅是耦合度應(yīng)小，并應(yīng)聚合高，而且數(shù)字的功能要實(shí)現(xiàn)在同一時(shí)間。
3.3以3D - CAPP系統(tǒng)為導(dǎo)向的型號(hào)產(chǎn)品的技術(shù)文件的理論研究
傳統(tǒng)的CAPP生成方法是一個(gè)非常復(fù)雜的問(wèn)題，但是簡(jiǎn)單的CAPP為通過(guò)三維CAPP系統(tǒng)穩(wěn)定單元的技術(shù)方法，所謂3D_CAPP 。該產(chǎn)品模型3D_CAPP工藝文件是一個(gè)系統(tǒng)的模型，有一些子模型，系統(tǒng)內(nèi)顯示在下面（圖5 ） 。技術(shù)經(jīng)驗(yàn)，技術(shù)知識(shí)，選擇項(xiàng)目，基礎(chǔ)技術(shù)項(xiàng)目的決策選擇（加工鏈） ，智能基礎(chǔ)技術(shù)產(chǎn)生的計(jì)劃和基礎(chǔ)決策安排的輔助技術(shù)（其中包括：確定一部分夾緊機(jī)構(gòu)，安排熱處理等） ，所有穩(wěn)定單元的調(diào)節(jié)數(shù)字代碼，所有的工藝決定由數(shù)據(jù)庫(kù)驅(qū)動(dòng)組合決定，智能邏輯，使程序的編輯工作量又下降到最低限度，從而號(hào)碼數(shù)據(jù)庫(kù)（或表格）也下降到最低限度，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)圖5成為緊湊，因?yàn)閺氐讛[脫限制后，采用實(shí)體單元一體化和工藝技術(shù)，穩(wěn)定的單元是數(shù)字化單元，能實(shí)現(xiàn)數(shù)字化產(chǎn)品設(shè)計(jì)。PDM的設(shè)計(jì)可以在此基礎(chǔ)上交互式管理和共享數(shù)據(jù)庫(kù)，程序，資源，控制和管理上的新一代的技術(shù)文件。完整3D_CAPP規(guī)劃應(yīng)包含下列程序：
Part_3D_CAD → 制造的CAPP →刀具路徑設(shè)計(jì)→ CAM →數(shù)控文件（數(shù)控） →遠(yuǎn)程控制（ DNC系統(tǒng)） →在線加工
4. 結(jié)論
3D_CAD / CAPP / CAM集成/ DNC技術(shù)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)和制造模式正改變 “產(chǎn)品制造工藝”的原則，其主要內(nèi)容是在工具路徑設(shè)計(jì)的核心，通過(guò)自動(dòng)選擇技術(shù)數(shù)據(jù)，數(shù)控加工的技術(shù)設(shè)計(jì)。它可以實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的單元正?；?，穩(wěn)定單元的實(shí)體和工具路徑的設(shè)計(jì)。此外，它能夠用實(shí)體單元的技術(shù)位數(shù)帶有創(chuàng)意的實(shí)現(xiàn)綜合CAPP，帶有CAD / CAM / DNC技術(shù)的一體化的數(shù)字化功能系統(tǒng)。
外文資料翻譯2：數(shù)控車床可靠性增長(zhǎng)措施的應(yīng)用研究
于捷，賈亞洲
摘要：根據(jù)收集的l6臺(tái)某系列數(shù)控車床的可靠性數(shù)據(jù)，對(duì)該系列數(shù)控車床攻關(guān)前后的各項(xiàng)可靠性指標(biāo)進(jìn)行評(píng)價(jià)。根據(jù)故障分析，對(duì)該系列數(shù)控車床提出了可靠性增長(zhǎng)措施。
關(guān)鍵詞：數(shù)控車床；可靠性；增長(zhǎng)措施；評(píng)價(jià)指標(biāo)
中圖分類號(hào)：TG659 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1001—3881(2005)1—037—2
某系列車床是國(guó)內(nèi)一家知名車床廠的主導(dǎo)產(chǎn)品。“十五”期間，吉林大學(xué)與該機(jī)床廠合作承擔(dān)國(guó)家重點(diǎn)科技攻關(guān)項(xiàng)目——數(shù)控技術(shù)產(chǎn)業(yè)化工程數(shù)選定該系MTTR列數(shù)控車床的可靠性作為攻關(guān)目標(biāo)，通過(guò)幾年的跟蹤調(diào)查研究，針對(duì)該系列數(shù)控車床的故障分析，對(duì)該系列數(shù)控車床提出了可靠性增長(zhǎng)措施，并根據(jù)該控車床部件致命度的高低，進(jìn)行了全面的改進(jìn)設(shè)計(jì)。
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