摘　要：本文以在產品設計研發中具有廣泛使用範圍的CAD 軟件Pro/ENGINEER 為平台，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（yàn）證計算結果的正確性（xìng）。研（yán）究結果為產品的設計提供了新的方法，對提（tí）升產品在設計上的開發能力，縮短開（kāi）發周期，降（jiàng）低開發成本具有一定的實際意義。
 
       關鍵詞：CAD 進給係統 參數化建模（mó） 裝配 運動仿真
   
      傳統設計模式基本采用的是串行（háng）的工作流程，其設（shè）計（jì）、製造周期長，不能快速響應市場，同時在對大型、複雜程（chéng）度較高的產品設計時，存在預見性（xìng）差和產品設計質量不高
等問題[1-3]。為解決上（shàng）述問題（tí），本文提出一種基於Pro/ENGINEER 軟件的CAD 平台對傳統產品的設（shè）計（jì）開發方法，以普通車床進（jìn）給係統為典型案例，應（yīng）用CAD 技術，完成產品的參數化三維實體造型，虛裝配幹涉檢查和（hé）機構運動仿真分析，以發現製造中可能出現（xiàn）的問題，在產品實際生（shēng）產（chǎn）前就采取預防措施，從而使產品一次（cì）性製造成功，達到降低成本、縮短產品開發周期的（de）目的，為企（qǐ）業（yè）全麵采用（yòng）CAD 技術開發技術設計產品（pǐn），提供可行的流程和方法。
 

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

      傳（chuán）統（tǒng）的齒輪傳動設計方法相當複雜，設計周期長、工作量大，設（shè）計過程重複利用率低，工作效率低（dī）。當齒輪的某一參數改變時，整個（gè）設計過（guò）程都要跟著改變，設計工作繁雜。因此，要想解決傳統設（shè）計方法的不足，就（jiù）要對齒輪進（jìn）行參數化設計。
 
      1.1　標準圓柱直齒外齧合齒輪的建模（mó）
    
     
    
      標準（zhǔn）圓柱直齒外齧（niè）合齒輪（lún）的建模過（guò）程（chéng）如下。
 
      （1）輸入齒輪控製參數如：模數m、齒數z、壓力（lì）角angle、齒寬b。
      （2）輸入關係（xì）式。
      （3）使用草繪工具選擇FRONT 基（jī）準麵繪製4 個同心圓，尺寸隨意，見圖1。
      （4）確定對應關係，見圖1。
  

      
    
       圖1　繪製同心圓和對應（yīng）關係            圖2　生成齒輪漸開線
     
      （5）經關係式控製再生。
      （6）插入漸開線，選取笛卡爾（ěr）坐標係，輸入如下漸開（kāi）線方程，生成輪齒漸開線，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）利用鏡像工具複製漸開線，見圖3。
     （8）利用拉伸（shēn）工具拉伸齒根圓，見圖4。
  

      
  
        圖3　複（fù）製（zhì）漸開線                      圖4　拉伸（shēn）齒形
   
     （9）利用拉伸工具拉（lā）伸出一（yī）個齒形，見（jiàn）圖4。
     （10）利用陣列工具生成全部輪齒，並隱藏相關（guān）曲線，見圖5。

     
                       圖（tú）5　最終齒輪圖
   
     （11）要生成其（qí）他的齒輪（lún），隻需輸入齒輪的模數、齒數（shù）、齒寬等參數再生即可生成。
 
      1.2　花（huā）鍵軸的建模（mó）
  
      軸的直徑由與之配合的滾動軸承的內（nèi）徑確定。軸的建模過程如下。

     （1）利用拉伸工具生成軸（zhóu）的部分。
     （2）利用拉伸工具及陣列工具生成花鍵軸的主體。
     （3）利用拉伸工具生成軸的兩端。
     （4）利用倒角工具生成倒角，見圖（tú）6。
  

     
  
                                                  圖6　花鍵軸
       
      1.3　深溝（gōu）球軸承的建模
   
      深溝球軸承由內圈、外圈和（hé）滾動體組成。軸承是（shì）標準件，由專門的軸承工廠成批生產。在此，隻需根據工作（zuò）條件選用合適的深溝球軸承類型和型號進行組合結構設計。204 型深溝球軸承基本尺（chǐ）寸d×D×B 是20×47×14，單位mm。下（xià）麵是204 型深溝（gōu）球軸（zhóu）承的建模過程。
 
      （1）內圈的建模：利用旋轉工具進行建（jiàn）模，見圖（tú）7（a）。
      （2）外圈的建模：同樣利用旋轉（zhuǎn）工具進行建模，見圖7（b）。
      （3）滾動體的建模：利（lì）用旋轉工具（jù）進行旋轉即可生成滾動（dòng）體，見圖7（c）。
  

     
 
                                  圖7　深溝球（qiú）軸承的零件
 
 
      1.4　單向推力球軸承的建模
 
      單向推力球軸（zhóu）承包括一個軸圈、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，單位mm。單向推（tuī）力球軸承的建模過程如下。
 
     （1）軸圈的建（jiàn）模：利用旋（xuán）轉工具（jù）進行建模，見圖（tú）8（a）。
     （2）座圈的建模：同樣利用旋轉（zhuǎn）工具進行建（jiàn）模，見圖8（b）。
     （3）鋼球的建模：利（lì）用旋轉（zhuǎn）工（gōng）具進行旋轉即可生（shēng）成鋼（gāng）球（qiú），見圖8（c）。
  

     
  
                              圖8　單向推力球（qiú）軸承的零件
   
      2　、車床J1C6132 進（jìn）給係統的（de）裝配
 
      2.1　軸承的裝配
 
      現實的機械中軸承的內圈、外圈及滾動體之間有相對的轉動，但在進行運動仿（fǎng）真時可以將其簡（jiǎn）化為不轉動，有利於進行仿真而並不影響仿真結果。下麵以型號為204 的
深溝球軸承為例。
 
      （1）裝配軸承的外圈，采用默認的放置方式（shì）。調入軸承內圈，采用軸線對齊的約束方式放置，見圖9（a）。
      （2）滾動體的裝配。采（cǎi）用滾動體球麵相切（qiē）的約束方式（shì）放置於外圈與內圈之間，並使用陣列工具生成所有（yǒu）滾動體，見圖9（b）。
  

     
  
                                   圖9　軸承（chéng）的裝配
   
      2.2　軸上齒輪與軸（zhóu）承（chéng）的裝（zhuāng）配
 
      在現實的機器中齒（chǐ）輪裝在軸上與軸（zhóu）之間沒有相對（duì）的運動，其（qí）軸Ⅲ的裝配（pèi）如圖10 所示。
  

     
  
                                   圖10　軸Ⅲ裝配（pèi）圖
   
      2.3　進（jìn）給係統的總體裝配
 
      進給係統（tǒng）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 軟件可實現機構的運動仿真，給用戶一個動態的（de）直觀的效果。
 
     （1）新建組件文件，利用基準平麵工具和基準軸工具創建三條基準軸，其中1、3 兩軸重（chóng）合，軸距為68mm。
     （2）利用裝配工具（jù）將三根軸部件裝配起（qǐ）來，其中應選擇銷釘模式。
     （3）點擊應用程序- 機構，利用齒輪工具添（tiān）加齒輪副關係。
     （4）利用電機工具添（tiān）加（jiā）電機。
     （5）利用機構分析工具進行分析。
     （6）利用測量工具輸出仿真結果，見（jiàn）圖（tú）12。
  

     
  
                                      圖12　測量結果
   
     選取的齒輪副是Ⅰ 軸上的45×1.5 與Ⅱ 軸（zhóu）上的45×1.5，及Ⅱ軸上的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（shí）際（jì）情況相符，表明運用Pro/ENGINEER 進（jìn）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 進給係統（tǒng）進行了設計與運（yùn）動仿真，其結論如下。
 
     第一，以Pro/ENGINEER 軟件為平台研究了軸、標（biāo）準直齒圓（yuán）柱齒（chǐ）輪、滾動軸承等主要零件的三（sān）維建（jiàn）模方法。
     第二，在Pro/ENGINEER 軟件的組件模塊中分析進給係統的裝配和運（yùn）動仿真。
     第三，提供了一種基於Pro/ENGINEER 軟件的（de）CAD方法，為產品（pǐn）的設計與（yǔ）檢驗提供了可行的技術（shù）保障。