摘　要：本文（wén）以在產品設（shè）計研發中具（jù）有廣泛使用（yòng）範圍的CAD 軟件Pro/ENGINEER 為（wéi）平台，根據計算結果對車床J1C6132 的進給係統進行零件參數化建模、裝配及運動仿真等CAD 設計，驗證計算結果的正確（què）性。研究結果為（wéi）產品的設計提供了新的方法（fǎ），對提升產品在設計上（shàng）的開發能力，縮短開發周期（qī），降低開發成本具（jù）有一定的實際（jì）意義。
 
       關鍵詞：CAD 進給係統 參數化建模 裝配 運動（dòng）仿真
   
      傳統設計模式基（jī）本（běn）采用的是串行的工作流程，其設計、製造周期（qī）長，不能快速（sù）響應市場，同時在對大型、複雜（zá）程（chéng）度較高的產品設計時（shí），存在預見性差和（hé）產品設計質量不高
等問題[1-3]。為解（jiě）決上述問題，本文提（tí）出一（yī）種基於Pro/ENGINEER 軟件的（de）CAD 平台對傳統產品（pǐn）的設計（jì）開發方法，以普通車床進給係統為典型案例，應用CAD 技術，完（wán）成產品的參數化三維實體造型，虛裝配幹涉檢查和機構運動仿真分析，以發現製造中可能（néng）出現的問題，在產品實（shí）際生產前就采取（qǔ）預防措施，從而使產（chǎn）品一次性製造成功，達到降低成本、縮短（duǎn）產品開發周期的（de）目（mù）的，為企業全麵采用CAD 技術開發技術設計產（chǎn）品，提供可行的流程（chéng）和方（fāng）法。
 

       1　、車床J1C6132 進給係統零件結構（gòu）的參數（shù）化設計車床的傳動主要是靠齒輪傳動。

      傳統的齒輪傳動設計方法相當複雜，設計（jì）周期長、工作量大，設計過程重複利用率低，工作效率低。當齒輪的某一參數改變時，整個設計過程都要跟著改變，設計工（gōng）作繁雜。因此（cǐ），要想解決傳統（tǒng）設計方法的不足，就要對齒（chǐ）輪進行參數化設計。
 
      1.1　標準圓柱直齒（chǐ）外齧合齒輪的建模
    
     
    
      標準圓柱直齒外齧合齒輪的建模過程如下（xià）。
 
      （1）輸入齒（chǐ）輪控製參（cān）數如（rú）：模數（shù）m、齒數z、壓力角angle、齒寬b。
      （2）輸入關係式。
      （3）使用（yòng）草繪工具選擇FRONT 基準麵繪製4 個同心圓，尺寸隨意，見（jiàn）圖1。
      （4）確定對（duì）應關係，見圖1。
  

      
    
       圖1　繪製同心圓（yuán）和對應關係            圖2　生成齒輪漸開線
     
      （5）經關係式控製再生。
      （6）插入（rù）漸（jiàn）開線，選取笛卡爾坐（zuò）標係，輸入如（rú）下漸開線（xiàn）方（fāng）程，生成輪齒（chǐ）漸開線，見圖2。
 
      r=db/2
      fi=t*90
      Arc=(pi*r*t)/2
      x=r*cos(fi)+Arc*sin(fi)
      y=r*sin(fi)-Arc*cos(fi)
      z=0
 
     （7）利用鏡像工具（jù）複製漸開線，見圖3。
     （8）利用拉伸工具拉伸齒根圓，見（jiàn）圖4。
  

      
  
        圖3　複製漸開線                      圖4　拉伸齒形
   
     （9）利用拉伸（shēn）工具拉伸出一個齒形，見圖4。
     （10）利用陣列工具生成全部（bù）輪齒，並（bìng）隱藏相（xiàng）關曲線，見圖5。

     
                       圖5　最終（zhōng）齒輪圖（tú）
   
     （11）要（yào）生成其他的齒輪，隻需輸入齒輪的模數、齒（chǐ）數、齒寬等參數再生即可（kě）生成。
 
      1.2　花鍵（jiàn）軸的建模
  
      軸的直徑由與之配合的滾（gǔn）動軸承的內徑確定。軸的（de）建模過程如下。

     （1）利用（yòng）拉伸工具生成軸的部分（fèn）。
     （2）利用拉伸工具及陣列工（gōng）具生（shēng）成花鍵軸的主體（tǐ）。
     （3）利用拉伸工具生成軸的兩端。
     （4）利用倒角工具生成倒角，見（jiàn）圖6。
  

     
  
                                                  圖6　花鍵軸
       
      1.3　深（shēn）溝球軸承的建模
   
      深溝球軸承由內圈、外圈和滾（gǔn）動體組（zǔ）成。軸承是標準（zhǔn）件，由專門的軸承工廠成批生（shēng）產。在此，隻需根據工作條件（jiàn）選用合適的深（shēn）溝球軸承類型和型號進行組合結構（gòu）設計。204 型深溝球軸承基本尺寸d×D×B 是20×47×14，單位mm。下麵是204 型深溝球軸承的建模過程。
 
      （1）內圈的建模：利（lì）用旋轉工具（jù）進行（háng）建模，見圖7（a）。
      （2）外圈的建模：同樣利用旋轉工具進行建模，見圖7（b）。
      （3）滾動體的建模：利用旋轉工具進行旋轉即可生成滾動體，見圖（tú）7（c）。
  

     
 
                                  圖（tú）7　深溝球軸承的零（líng）件
 
 
      1.4　單向（xiàng）推力球軸承的建模
 
      單向推力球軸承包括一（yī）個軸圈、一個座圈和鋼球。型號為8105 的單向推力球軸承基本尺寸d×D×B 是25×42×11，單（dān）位mm。單向推力球軸承的建模過程如下。
 
     （1）軸圈（quān）的（de）建模：利用旋轉工具進行建（jiàn）模，見圖8（a）。
     （2）座圈的建模：同（tóng）樣利用旋（xuán）轉工具進行建模，見圖（tú）8（b）。
     （3）鋼球的建模（mó）：利（lì）用旋（xuán）轉工具進行旋轉即（jí）可生（shēng）成鋼球，見圖8（c）。
  

     
  
                              圖8　單向推力球軸（zhóu）承的零件
   
      2　、車床J1C6132 進給係統的裝配（pèi）
 
      2.1　軸承的裝配（pèi）
 
      現實的機械（xiè）中（zhōng）軸承的內圈、外圈及滾動體之間有相對的轉動，但（dàn）在（zài）進（jìn）行運動仿真時（shí）可以將其簡化為不轉動，有利於進行仿（fǎng）真而並不影響仿（fǎng）真結果。下麵以型號為204 的
深溝球軸承為例。
 
      （1）裝配軸承的外圈，采用默認的放置方（fāng）式。調入軸承內圈，采用軸線對齊的約束方式放置，見（jiàn）圖9（a）。
      （2）滾動（dòng）體的裝配。采用滾動體球麵（miàn）相切的約束方（fāng）式放置於外圈與內圈之間（jiān），並使用陣列工（gōng）具生成所有滾動體，見圖9（b）。
  

     
  
                                   圖9　軸承的裝配
   
      2.2　軸上齒輪（lún）與（yǔ）軸承的（de）裝配
 
      在現實的機器中齒輪裝在軸上與軸之間沒有相對的運動，其（qí）軸Ⅲ的裝配如圖10 所示。
  

     
  
                                   圖10　軸Ⅲ裝配圖
   
      2.3　進給係統的總體裝配
 
      進給係統的總體裝配見圖11。
  
  

      
                                 圖11　進給係統總體裝配
   
       3　、進給係統的運動仿真
 
      Pro/ENGINEER 軟件可實（shí）現機構的運動仿真，給用戶一個（gè）動態的直觀的效果。
 
     （1）新建組件文件，利（lì）用基準平麵工（gōng）具和（hé）基準軸工具創建三條基準軸（zhóu），其（qí）中（zhōng）1、3 兩（liǎng）軸重合，軸距為（wéi）68mm。
     （2）利用裝配工（gōng）具將三根軸部件裝配起來，其（qí）中應選擇銷釘模式。
     （3）點擊應用程序- 機構，利用齒輪工具（jù）添加齒輪副關係（xì）。
     （4）利用電機工具添加電機。
     （5）利用機構分（fèn）析（xī）工具進行分析。
     （6）利用測（cè）量工具輸出仿（fǎng）真結果，見圖12。
  

     
  
                                      圖12　測量結果
   
     選取的齒輪副是Ⅰ 軸上（shàng）的45×1.5 與Ⅱ 軸上（shàng）的45×1.5，及Ⅱ軸（zhóu）上的60×1.5 與Ⅲ軸（zhóu）上的30×1.5，理論傳動比為2:1，測量結果與實際情況相符，表明運用Pro/ENGINEER 進行運動仿真是可行的。
 
     4　、結論
 
     本文基於CAD 技術，以Pro/ENGINEER 軟件為平台對車床J1C6132 進給係（xì）統進行了設計與運動仿（fǎng）真，其結論如下。
 
     第一，以Pro/ENGINEER 軟件為平台（tái）研究了軸、標（biāo）準直齒圓（yuán）柱齒輪、滾動（dòng）軸承等主要零件的（de）三維建（jiàn）模方法。
     第二（èr），在Pro/ENGINEER 軟件的組件模塊中分析進給係（xì）統的裝配和運動仿真。
     第三，提供了（le）一種基於Pro/ENGINEER 軟件的CAD方法，為產品的設計與（yǔ）檢驗提（tí）供了可行的技（jì）術保障。