摘　要：本文以在產品（pǐn）設計研發中具有（yǒu）廣泛（fàn）使用範（fàn）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（tǒng）進行零件參數化建（jiàn）模、裝配及運動仿（fǎng）真等CAD 設計，驗證計算結果的正確性。研究結果為產品（pǐn）的設計提供了新的方（fāng）法（fǎ），對提升產品在（zài）設計上的開發能力，縮短開發周（zhōu）期（qī），降低開發成本具（jù）有一定的實際意義。
 
       關鍵詞：CAD 進給係統 參數化建模 裝配 運動仿真
   
      傳統設計模式基（jī）本采（cǎi）用的是（shì）串行的工作流程，其設計、製造周期長，不能快速（sù）響應市場，同時在對大型、複雜程（chéng）度較高的產品設計時，存（cún）在預見性差和產品設計質量不高
等問題[1-3]。為解決上述問（wèn）題，本文提出一種基於Pro/ENGINEER 軟件的CAD 平台對傳（chuán）統產品的（de）設計開發方法（fǎ），以（yǐ）普通車床進給係統（tǒng）為典型案（àn）例，應用（yòng）CAD 技術（shù），完成產品的參數化（huà）三維實體造型，虛裝（zhuāng）配幹涉檢查和機構運動仿真分析，以發現製造中可能出現的問題，在產品實際生產前就采（cǎi）取預防措施，從而（ér）使產品（pǐn）一次性製造成功，達（dá）到降低成本、縮（suō）短產品開發周期的目的，為企業全麵（miàn）采用CAD 技（jì）術開發技術設計產品，提供可行的流程和方法。
 

       1　、車床（chuáng）J1C6132 進給係（xì）統零件結構的參數化設計車床的傳動主要是靠齒輪（lún）傳動。

      傳統（tǒng）的齒輪傳動（dòng）設計方法（fǎ）相當複（fù）雜，設計周期長、工作量（liàng）大，設計過程重複利用率低，工作效率低（dī）。當齒輪（lún）的某（mǒu）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（jiě）決（jué）傳統設計方（fāng）法的不足（zú），就要對齒輪進行參數化設計。
 
      1.1　標準圓柱直齒外齧合齒輪的建模
    
     
    
      標準圓柱直齒外齧合齒輪的建模過（guò）程如下。
 
      （1）輸入齒輪控製參數如：模數m、齒數z、壓力角angle、齒寬b。
      （2）輸入關係式。
      （3）使用草繪工具選擇（zé）FRONT 基準麵繪製4 個同心圓，尺寸隨意，見圖1。
      （4）確定對（duì）應關係，見圖1。
  

      
    
       圖1　繪製同心圓和（hé）對應關係            圖2　生（shēng）成齒輪漸（jiàn）開線
     
      （5）經關係式（shì）控製再（zài）生。
      （6）插入漸開線，選取笛卡爾（ěr）坐標（biāo）係，輸入如下漸開線方程，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（lì）用鏡像工（gōng）具複製漸開線，見圖3。
     （8）利用拉伸工具拉伸齒根圓，見圖4。
  

      
  
        圖3　複製漸開線（xiàn）                      圖4　拉（lā）伸齒形
   
     （9）利用拉伸工具拉伸出一（yī）個齒形，見圖4。
     （10）利用陣列工具生（shēng）成全部輪齒，並隱藏相關曲線，見圖（tú）5。

     
                       圖5　最終齒輪圖
   
     （11）要生成（chéng）其他的（de）齒輪，隻需（xū）輸入齒（chǐ）輪的模數、齒數、齒寬等參數再（zài）生即可生成。
 
      1.2　花鍵軸的（de）建模
  
      軸的直徑由（yóu）與之配合的滾動軸承的內徑（jìng）確定。軸（zhóu）的建模過程如下。

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

     
  
                                                  圖6　花（huā）鍵軸
       
      1.3　深溝球軸承的建模（mó）
   
      深溝球軸承由內圈、外圈和（hé）滾動（dòng）體組（zǔ）成。軸（zhóu）承是標準件，由專門的軸承工廠成批生產。在此，隻需根（gēn）據工作條件選用合適的深溝球軸承類型和型號進行組合（hé）結構設計。204 型深溝球軸承基（jī）本尺寸d×D×B 是20×47×14，單（dān）位mm。下麵是204 型深溝球軸承（chéng）的建模過程。
 
      （1）內圈的建模：利用旋轉工具進行建模，見圖7（a）。
      （2）外圈的建模：同樣利用旋轉工具進（jìn）行建模，見圖7（b）。
      （3）滾動體的建模：利用旋轉工具進（jìn）行旋轉即可生成滾動體，見圖7（c）。
  

     
 
                                  圖7　深溝球軸承的（de）零件
 
 
      1.4　單向推力球軸承的（de）建模
 
      單向推力球軸承包括一個（gè）軸圈、一個（gè）座圈和鋼球。型號為8105 的單向推力球軸承基本尺（chǐ）寸d×D×B 是25×42×11，單位mm。單向推力球軸承的建模過程如下。
 
     （1）軸（zhóu）圈的建模：利用旋（xuán）轉工具進行建模，見圖8（a）。
     （2）座圈的建模：同（tóng）樣利用（yòng）旋轉工具進行建模，見圖8（b）。
     （3）鋼球的建模：利用旋轉工具進行旋轉即可生成鋼球，見（jiàn）圖8（c）。
  

     
  
                              圖8　單向推力球軸承的零件
   
      2　、車床J1C6132 進給係（xì）統的裝配
 
      2.1　軸承（chéng）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，但在進行運動仿真時可以將其簡化（huà）為不轉動，有利於進行仿真而（ér）並不影響仿真結果。下（xià）麵以型號為204 的
深溝球軸承為例。
 
      （1）裝配軸承（chéng）的外圈，采用默認的放置方式。調入軸承內圈，采用（yòng）軸線對齊的約束方式放置，見圖9（a）。
      （2）滾動體的裝配。采用滾動體球麵相（xiàng）切的約束方式放置於外圈與內圈之間，並（bìng）使用陣列工具生成所有滾動體，見圖9（b）。
  

     
  
                                   圖9　軸承的裝配
   
      2.2　軸上齒（chǐ）輪與軸承的裝配
 
      在現實的機器中齒輪裝在軸（zhóu）上與軸之間沒有相對的運（yùn）動，其軸Ⅲ的裝配如（rú）圖10 所示（shì）。
  

     
  
                                   圖10　軸Ⅲ裝配圖
   
      2.3　進給係統的（de）總（zǒng）體（tǐ）裝配
 
      進給係統的總體（tǐ）裝配見圖11。
  
  

      
                                 圖11　進給係統總體裝配
   
       3　、進（jìn）給係統的運動仿真
 
      Pro/ENGINEER 軟件可實現機構的運動仿真，給用（yòng）戶一個動態的直觀的效果。
 
     （1）新建組件文件，利用（yòng）基準（zhǔn）平麵工具和基準軸工（gōng）具創（chuàng）建（jiàn）三條基準軸，其（qí）中1、3 兩軸重合，軸（zhóu）距為68mm。
     （2）利用裝配工具將三根軸（zhóu）部件（jiàn）裝配起來，其中應選擇銷釘模式。
     （3）點擊應用程序- 機構，利用齒輪工具添加齒輪副關係。
     （4）利用電機工（gōng）具添（tiān）加電機。
     （5）利用機構分析工具進行分析。
     （6）利用測量工（gōng）具輸出仿真結果，見圖12。
  

     
  
                                      圖12　測量（liàng）結果
   
     選取的齒輪副是Ⅰ 軸上的45×1.5 與（yǔ）Ⅱ 軸上的45×1.5，及Ⅱ軸上的60×1.5 與Ⅲ軸上的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（yòng）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（chē）床J1C6132 進給係統進行了設計與運動（dòng）仿真，其結論如下（xià）。
 
     第一，以Pro/ENGINEER 軟件為平台研究了軸、標準（zhǔn）直（zhí）齒圓柱齒輪、滾動軸承等主要零件的（de）三維建模方法。
     第二，在（zài）Pro/ENGINEER 軟件的組件模塊中分析進給係統的裝配和運動仿真。
     第三，提供（gòng）了一種基（jī）於Pro/ENGINEER 軟件的CAD方法，為產品的設計與檢驗提供了可行的技術保障。