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編號(hào)
無(wú)錫太湖學(xué)院
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）
題目： 軸承內(nèi)外圈加工專用機(jī)床
橫向機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
信機(jī) 系 機(jī)械工程及自動(dòng)化 專業(yè)
學(xué) 號(hào)： 0923129
學(xué)生姓名： 展 杰
指導(dǎo)教師： 彭勇 （職稱：副教授）
（職稱： ）
2013年5月25日
無(wú)錫太湖學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）
誠(chéng) 信 承 諾 書(shū)
本人鄭重聲明：所呈交的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 軸承內(nèi)外圈加工專用機(jī)床橫向機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行研究所取得的成果，其內(nèi)容除了在畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）中特別加以標(biāo)注引用，表示致謝的內(nèi)容外，本畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）不包含任何其他個(gè)人、集體已發(fā)表或撰寫(xiě)的成果作品。
班 級(jí)： 機(jī)械93
學(xué) 號(hào)： 0923129
作者姓名：
2013年 5 月 25 日
無(wú)錫太湖學(xué)院
信 機(jī) 系 機(jī)械工程及自動(dòng)化 專業(yè)
畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)論 文 任 務(wù) 書(shū)
一、題目及專題：
1、題目 軸承內(nèi)外圈加工專用機(jī)床橫向機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
2、專題
二、課題來(lái)源及選題依據(jù)
該課題來(lái)源于迪奧企業(yè)軸承內(nèi)外圈專用機(jī)床橫向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)。該機(jī)床主要用于汽車(chē)設(shè)計(jì)、軍工行業(yè)和其他工業(yè)行業(yè)的軸承生產(chǎn)制造，實(shí)現(xiàn)了單機(jī)自動(dòng)化、多機(jī)線自動(dòng)化的生產(chǎn)制造。其中軸承行業(yè)，占據(jù)頂端市場(chǎng)份額的90%以上，速度、準(zhǔn)確性和耐用性是我們產(chǎn)品成功的重要因素，在機(jī)械行業(yè)中占著很重要的位置。
本設(shè)計(jì)屬于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)結(jié)合類課題，要求完成軸承內(nèi)外圈專用機(jī)床橫向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)。通過(guò)本設(shè)計(jì)，可以幫助學(xué)生加深對(duì)本專業(yè)的相關(guān)知識(shí)理解和提高綜合運(yùn)用專用知識(shí)的運(yùn)用。
三、本設(shè)計(jì)（論文或其他）應(yīng)達(dá)到的要求：
① 分析原始資料，查閱相關(guān)資料，收集整理有關(guān)橫向機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)、絲杠、阻尼缸運(yùn)動(dòng)、設(shè)備等資料；
② 對(duì)機(jī)床進(jìn)行系統(tǒng)分析和功能分析，并在此基礎(chǔ)上確定橫向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)方案；
③ 完成橫向機(jī)構(gòu)的整體設(shè)計(jì)，以及各個(gè)零件的建模和整體的裝配，最后進(jìn)行橫向機(jī)構(gòu)的仿真運(yùn)動(dòng)；
④ 閱讀和翻譯英文文獻(xiàn) ；
⑤ 撰寫(xiě)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 ；
四、接受任務(wù)學(xué)生：
機(jī)械93 班 姓名 展杰
五、開(kāi)始及完成日期：
自 2012年 11 月 12 日 至 2013 年 5 月25日
六、設(shè)計(jì)（論文）指導(dǎo)（或顧問(wèn)）：
指導(dǎo)教師 簽名
簽名
簽名
教研室主任
〔學(xué)科組組長(zhǎng)研究所所長(zhǎng)〕 簽名
系主任 簽名
2012年 11 月12日
摘 要
本文是根據(jù)無(wú)錫迪奧機(jī)械廠軸承內(nèi)外圈生產(chǎn)線改造項(xiàng)目要求，針對(duì)橫向部分能自動(dòng)實(shí)現(xiàn)進(jìn)給，快退，自動(dòng)感應(yīng)識(shí)別運(yùn)動(dòng)位置等要求，設(shè)計(jì)出一套軸承內(nèi)外圈專用機(jī)床橫向進(jìn)給機(jī)構(gòu)，使其能夠代替工人手動(dòng)進(jìn)給，提高了公司生產(chǎn)效率。
論文根據(jù)軸承內(nèi)外圈的特點(diǎn)，對(duì)其橫向進(jìn)給機(jī)構(gòu)進(jìn)行了合理的設(shè)計(jì)。此橫向機(jī)構(gòu)主要為了實(shí)現(xiàn)臺(tái)面板上的刀具在切削軸承內(nèi)外圈橫向進(jìn)給的運(yùn)動(dòng)。這一運(yùn)動(dòng)由阻尼液壓缸驅(qū)動(dòng)，由PLC控制，由感應(yīng)元件識(shí)別確認(rèn)臺(tái)面板橫向進(jìn)給時(shí)的位置。本文要設(shè)計(jì)的內(nèi)容主要包括：阻尼液壓缸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，床身鉗尺寸的確定，滾珠絲杠的設(shè)計(jì)，臺(tái)面板的設(shè)計(jì)等。確定了橫向進(jìn)給機(jī)構(gòu)的具體尺寸后，利用UG軟件對(duì)橫向機(jī)構(gòu)的主要部件進(jìn)行建模，并對(duì)整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行虛擬裝配。然后將裝配體導(dǎo)入U(xiǎn)G軟件的運(yùn)動(dòng)仿真界面，并利用軟件進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真和動(dòng)力學(xué)仿真。分析仿真結(jié)果，得出相應(yīng)結(jié)論。最后對(duì)軸承內(nèi)外圈加工專用機(jī)床橫向機(jī)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，讓本設(shè)計(jì)能夠真正的投入到日常生產(chǎn)操作中，使其切實(shí)能夠?yàn)檩S承廠的生產(chǎn)線改造做出貢獻(xiàn)。
關(guān)鍵詞：進(jìn)給機(jī)構(gòu)；軸承加工；虛擬裝配；運(yùn)動(dòng)仿真
Abstract
This paper is based on the reconstruction project requirements of the inner and outer circle line of bearings in Wuxi dior machinery factory. In order to achieve the requirements that the horizontal section automatically forwarding and identifying locations, this article designs a set of bearing internal and external ring special machine transverse feeding mechanism. It’s a special machine tool be used to replace workers manual feed and improve the company's production efficiency.
According to the characteristics of the bearing inner and outer circle ,the article designs its traverse mechanism reasonable.This mechanism mainly achieve the cutting tool on the the panel in cutting of bearing transverse feed motion on the inside and outside the circle .The movement is driven by damping hydraulic cylinder, controlled by PLC, recognized by the sensing element identification to confirm the position of the panel. The content of the article mainly includes damping hydraulic cylinder driving system designing, the determination of lathe bed clamp size, the design of the ball screw, a panel designing, etc. After determining the specific size of the infeed mechanism, the article applies UG software to model a major part of the traverse mechanism and assembly its overall structure virtually. Finally, the design of the machine infeed organization is optimized, so that it can really be used to put into the day-to-day production operations and make contribute to the production line of bearing plant effectively.
Keywords: feeding mechanism ; bearing processing; virtual assembly; motion simulation
目 錄
摘 要 III
Abstract IV
1 緒 論 1
1.1 本課題研究的目的和意義 1
1.2 國(guó)內(nèi)外軸承加工機(jī)床發(fā)展?fàn)顩r 1
1.3 本課題的主要內(nèi)容 2
2 橫向機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 3
2.1 橫向機(jī)構(gòu)組成 3
2.2 橫向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)方案 3
2.2.1 機(jī)床的主要參數(shù)及床身鉗的初始設(shè)計(jì) 3
2.2.2 阻尼液壓缸的設(shè)計(jì)與計(jì)算 3
2.2.3 滾珠絲杠的設(shè)計(jì) 9
2.2.4 床身鉗安裝阻尼缸部分的尺寸及臺(tái)面板尺寸的設(shè)計(jì) 14
3 基于UG的橫向機(jī)構(gòu)三維建模與虛擬裝配 15
3.1 UG軟件的簡(jiǎn)介 15
3.2 主要零部件的三維建模 16
3.3 阻尼液壓缸的虛擬裝配 19
3.3.1 基于UG的高級(jí)裝配功能 19
3.3.2 阻尼液壓缸的虛擬裝配 21
3.4 本章小結(jié) 22
4 基于UG的運(yùn)動(dòng)仿真 23
4.1 運(yùn)動(dòng)仿真的工作界面 23
4.2 橫向機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)仿真 23
4.2.1 運(yùn)動(dòng)界面的的打開(kāi) 23
4.2.2 連桿特性的建立 24
4.2.3 運(yùn)動(dòng)副特性的建立 25
4.2.4 施加運(yùn)動(dòng) 26
4.2.5 分析驗(yàn)證 28
4.3 本章小結(jié) 29
5 結(jié)論與展望 30
5.1 結(jié)論 30
5.2 不足之處及展望 30
致 謝 31
參考文獻(xiàn) 32
附 錄 33
III
軸承內(nèi)外圈加工專用機(jī)床橫向機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
1 緒 論
1.1 本課題研究的目的和意義
該課題來(lái)源于軸承廠生產(chǎn)線改造項(xiàng)目，根據(jù)軸承內(nèi)外圈加工設(shè)備加工時(shí)進(jìn)給的特點(diǎn)，對(duì)其機(jī)床橫向進(jìn)給機(jī)構(gòu)進(jìn)行合理設(shè)計(jì)。該專用機(jī)床在橫向運(yùn)動(dòng)方面進(jìn)行了改善，把以前的人工進(jìn)給改造成為自動(dòng)進(jìn)給，減少了人工操作的誤差，提高了生產(chǎn)效率，改善了加工零件的精度。
在傳統(tǒng)軸承加工機(jī)床橫向進(jìn)給機(jī)構(gòu)生產(chǎn)過(guò)程中，采用工人手動(dòng)對(duì)刀，手動(dòng)控制進(jìn)給量，單調(diào)重復(fù)，而且工人長(zhǎng)時(shí)間重復(fù)單一動(dòng)作容易發(fā)生差錯(cuò)，發(fā)生生產(chǎn)事故或者使加工零件報(bào)廢。為了降低工人的工作強(qiáng)度，改善工作環(huán)境。提高生產(chǎn)效率和零件的精度，研制出了軸承內(nèi)外圈加工專用機(jī)床自動(dòng)橫向進(jìn)給機(jī)構(gòu)使其能真正代替人工完成任務(wù)。工人要做的就是按動(dòng)按鈕。這樣可以實(shí)現(xiàn)一人多機(jī)操作，解放出大批工人，同時(shí)也降低了企業(yè)生產(chǎn)成本，提高了加工精度，使企業(yè)更具有競(jìng)爭(zhēng)力!
1.2 國(guó)內(nèi)外軸承加工機(jī)床發(fā)展?fàn)顩r
目前，我國(guó)軸承加工機(jī)床數(shù)量上比較多，但在國(guó)際市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中仍處于較低水平；即使國(guó)內(nèi)市場(chǎng)也面臨著嚴(yán)峻的形勢(shì)，一方面國(guó)內(nèi)市場(chǎng)對(duì)自動(dòng)化軸承加工機(jī)床有大量的需求，而另一方面卻有不少國(guó)產(chǎn)軸承加工機(jī)床滯銷(xiāo)積壓，國(guó)外軸承加工機(jī)床產(chǎn)品充斥市場(chǎng)。
這種現(xiàn)象的出現(xiàn)，除了有經(jīng)營(yíng)上、產(chǎn)品制造質(zhì)量上和促銷(xiāo)手段上等原因外，一個(gè)主要的原因是我國(guó)生產(chǎn)的自動(dòng)化軸承加工機(jī)床品種、性能和結(jié)構(gòu)不夠先進(jìn)，新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)周期長(zhǎng)，從而不能及時(shí)針對(duì)用戶的需求提供滿意的產(chǎn)品，造成這種情況的原因有：
（1）我國(guó)軸承加工機(jī)床廠目前開(kāi)發(fā)基型產(chǎn)品的周期約為15～18個(gè)月，其中設(shè)計(jì)時(shí)間約為5～8個(gè)月，占總周期的40%左右。而國(guó)外一些先進(jìn)軸承加工機(jī)床廠同類基型產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)周期為6～9個(gè)月，其中設(shè)計(jì)約1.5～2個(gè)月，只占25%。因此無(wú)論是產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的總周期還是設(shè)計(jì)所占的時(shí)間比例均與國(guó)外先進(jìn)水平有很大的差距。
（2）我國(guó)工廠由于缺乏設(shè)計(jì)的科學(xué)分析工具，自行開(kāi)發(fā)的新產(chǎn)品大多基于直觀經(jīng)驗(yàn)和類比設(shè)計(jì)，使設(shè)計(jì)一次成功的把握性降低，往往需要反復(fù)試制才能定型，從而可能錯(cuò)過(guò)新產(chǎn)品推向市場(chǎng)的良機(jī)。
（3）用戶根據(jù)使用需要,在訂貨時(shí)往往提出一些特殊要求，甚至在產(chǎn)品即將投產(chǎn)時(shí)有的用戶臨時(shí)提出一些要求，這就需要迅速變型設(shè)計(jì)和修改相應(yīng)的圖紙及技術(shù)文件。在國(guó)外，這項(xiàng)修改工作在計(jì)算機(jī)的輔助下一般僅需數(shù)天至一周，而在我國(guó)軸承加工機(jī)床廠用手工操作就至少需1～2個(gè)月,且由于這些圖紙和文件涉及多個(gè)部門(mén)，常會(huì)出現(xiàn)漏改和失誤的現(xiàn)象，影響了產(chǎn)品的質(zhì)量和交貨期。
（4）現(xiàn)在我國(guó)工廠設(shè)計(jì)和工藝人員中青年占多數(shù)，他們的專業(yè)知識(shí)和實(shí)際經(jīng)驗(yàn)不足，又擔(dān)負(fù)著開(kāi)發(fā)的重任。
（5）由于長(zhǎng)期以來(lái)形成的設(shè)計(jì)、工藝和制造部門(mén)分立，缺乏有效的協(xié)同開(kāi)發(fā)的模式，不能從制訂方案開(kāi)始就融入各方面的正確意見(jiàn),容易造成產(chǎn)品的反復(fù)修改，延長(zhǎng)了開(kāi)發(fā)的周期。
為解決這些問(wèn)題，必須對(duì)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的整個(gè)過(guò)程綜合應(yīng)用計(jì)算機(jī)技術(shù)，發(fā)展優(yōu)化和仿真技術(shù)，提高產(chǎn)品結(jié)構(gòu)性能，并建立起基于并行工程的使設(shè)計(jì)、工藝和制造人員協(xié)同工作和知識(shí)共享的產(chǎn)品虛擬開(kāi)發(fā)環(huán)境,使用相應(yīng)的產(chǎn)品虛擬開(kāi)發(fā)軟件，這樣才能有效地解決產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的落后局面，使企業(yè)取得良好的經(jīng)濟(jì)效益[1]。
而在國(guó)外，軸承加工機(jī)床從80年代以后得到了很大空間發(fā)展，機(jī)床品種，性能，結(jié)構(gòu)都比較先進(jìn)，而且機(jī)床生產(chǎn)周期短，效率高，加工出來(lái)的軸承精度好，很好的滿足了客戶的要求。
不過(guò)，近幾年軸承內(nèi)外圈加工專用車(chē)床在國(guó)內(nèi)外都有很多研究，應(yīng)用的領(lǐng)域也越來(lái)越多，軸承機(jī)械，產(chǎn)品主要用于汽車(chē)行業(yè)、軍工行業(yè)和其他工業(yè)行業(yè)的軸承生產(chǎn)制造，實(shí)現(xiàn)了單機(jī)自動(dòng)化、多機(jī)線自動(dòng)化的生產(chǎn)制造。其中軸承行業(yè)，占據(jù)頂端市場(chǎng)份額的90％以上，速度、準(zhǔn)確度和耐用性是軸承內(nèi)外圈加工專用車(chē)床加工出來(lái)的產(chǎn)品的重要保障。
1.3 本課題的主要內(nèi)容
(1) 分析原始資料，查閱相關(guān)資料，分析國(guó)內(nèi)外軸承機(jī)床發(fā)展?fàn)顩r。
(2) 對(duì)軸承內(nèi)外圈專用機(jī)床橫向機(jī)構(gòu)總體方案設(shè)計(jì)。
(3) 阻尼液壓缸和滾珠絲杠的設(shè)計(jì)與計(jì)算。
(4) 橫向機(jī)構(gòu)各部分的設(shè)計(jì)與計(jì)算。
(5) 基于UG的橫向進(jìn)給機(jī)構(gòu)三維建模及運(yùn)動(dòng)仿真。
2 橫向機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
2.1 橫向機(jī)構(gòu)組成
機(jī)床的橫向進(jìn)給機(jī)構(gòu)由：床身鉗，滾珠絲杠，螺母座，調(diào)節(jié)螺母，調(diào)節(jié)絲杠，線軌，液壓阻尼缸等部分組成。由液壓阻尼缸通過(guò)連接套帶動(dòng)滾珠絲杠副至螺母座，實(shí)現(xiàn)滑板的橫向機(jī)動(dòng)進(jìn)給。在滾珠絲杠的前端加一螺孔，用內(nèi)六角螺釘及套與之連接，這樣用內(nèi)六角扳手可實(shí)現(xiàn)滑板的橫向手動(dòng)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。該橫向機(jī)構(gòu)由PLC主導(dǎo)控制，通過(guò)橫向開(kāi)關(guān)感應(yīng)鐵的感應(yīng)運(yùn)動(dòng)位置，實(shí)現(xiàn)橫向滑板的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。
2.2 橫向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)方案
2.2.1 機(jī)床的主要參數(shù)及床身鉗的初始設(shè)計(jì)
軸承內(nèi)外圈專用機(jī)床的主要技術(shù)參數(shù)如表2-1所示。
表2-1 軸承內(nèi)外圈加工專用機(jī)床的技術(shù)參數(shù)表
項(xiàng)目
要求
最大工件回轉(zhuǎn)直徑
80mm
最大車(chē)削長(zhǎng)度
50mm
中心高
180mm
主軸頭行程
10mm
主軸錐孔-安裝基準(zhǔn)孔
100mm
主軸孔徑
30mm
主軸轉(zhuǎn)速范圍
1200-1700
機(jī)床輪廓尺寸
1200×550×1760
主軸線與機(jī)床邊緣間距
275mm
主軸線距地面高度
1046mm
床頭箱長(zhǎng)度
327mm
由表2-1可知，專用機(jī)床的輪廓尺寸為，軸承內(nèi)外圈直徑為80mm，考慮到安裝空間和可靠性等因素，確定床身鉗底下尺寸為，接下來(lái)要確定床身鉗安裝阻尼液壓缸部分的尺寸，這必須先要確定阻尼液壓缸的型號(hào)及大小，由缸的大小尺寸來(lái)確定。
2.2.2 阻尼液壓缸的設(shè)計(jì)與計(jì)算
2.2.2.1 阻尼液壓缸設(shè)計(jì)內(nèi)容及參數(shù)
1.設(shè)計(jì)內(nèi)容
（1）液壓缸內(nèi)徑D，活塞桿直徑d的確定及繪制液壓缸總圖；
（2）液壓元件的選擇；
2.設(shè)計(jì)參數(shù)
液壓缸系統(tǒng)供油P=6.0Mpa；
液壓缸最大推力Fmax=4.8KN；
缸的最大行程L=150mm；
2.2.2.2 阻尼液壓缸主要尺寸的確定
1. 液壓缸工作壓力的確定
液壓缸的工作壓力主要根據(jù)液壓設(shè)備的類型來(lái)確定，對(duì)于不通用途的液壓設(shè)備,由于工作條件不同，通常采用的壓力范圍也不同。根據(jù)負(fù)載F=5KN, 查參考文獻(xiàn)[2] 表 8-13，可知液壓缸的工作壓力為1.5Mpa 。
2. 液壓缸缸筒內(nèi)徑D的計(jì)算
根據(jù)已知條件，工作最大負(fù)載F=2000N，工作壓力P=1.5MPa可得
液壓缸內(nèi)徑D和活塞桿直徑d。
已知: F=2000N, =1.5MPa，
==42mm
從GB2348—80標(biāo)準(zhǔn)中查得：D=45，d=40mm
則
故必須進(jìn)行最小穩(wěn)定速度的驗(yàn)算，要保證液壓缸工作面積A必須大于保證最小穩(wěn)定速 度的最小有效面積Amin
又：
式中：qmin—流量閥的最小穩(wěn)定流量，由設(shè)計(jì)要求給出。
Vmin—液壓缸的最小速度，由設(shè)計(jì)要求給出。
故取D=45，保證了>。
3. 液壓缸活塞桿直徑d的確定
由已知條件可查參考文獻(xiàn)[3] 表4-5，取d=35mm。
查參考文獻(xiàn)[4] 表5-8知，45鋼的屈服強(qiáng)度
按強(qiáng)度條件校核：
所以符合要求。
4. 液壓缸壁厚的計(jì)算
液壓缸的壁厚由液壓缸的強(qiáng)度條件來(lái)計(jì)算。液壓缸的壁厚一般指缸筒結(jié)構(gòu)中最薄處 的厚度。從材料力學(xué)可知，承受內(nèi)壓力的圓筒，其內(nèi)應(yīng)力分布材料規(guī)律因壁厚的不同而各異。一般計(jì)算時(shí)可分為薄壁圓筒和厚壁圓筒。
本設(shè)計(jì)按照薄壁圓筒設(shè)計(jì)，其壁厚按薄壁圓筒公式（2.1）計(jì)算為：
(該設(shè)計(jì)采用無(wú)縫鋼管) （2.1）
其中：
[]=100～110（無(wú)縫鋼管），取[]=120
計(jì)算的公式所得的液壓缸的壁厚厚度很小，使缸體的剛度不夠，如在切削加工過(guò)程中 的變形，安裝變形等引起液壓缸工作過(guò)程中卡死或漏油。所以用經(jīng)驗(yàn)法選取壁厚：δ=5mm。
5. 缸體外徑尺寸的計(jì)算
缸體外徑
查參考文獻(xiàn)[2]表8-9：
外徑取50mm
6. 液壓缸工作行程的確定
由于在液壓缸工作時(shí)要完成如下動(dòng)作：
即可根據(jù)執(zhí)行機(jī)構(gòu)實(shí)際工作的最大長(zhǎng)度確定。由上述動(dòng)作可知工作行程為150mm。
7. 缸蓋厚度的確定
一般液壓缸多為平底缸蓋，其有效厚度 按強(qiáng)度要求可用下式（2.2）進(jìn)行近似計(jì)算：
（2.2）
式中：D—缸蓋止口內(nèi)徑(mm)
T—缸蓋有效厚度(mm)
T≥4.74mm
8. 最小導(dǎo)向長(zhǎng)度的確定
當(dāng)活塞桿全部外伸時(shí)，從活塞支承面中點(diǎn)到缸蓋滑動(dòng)支承面中點(diǎn)距離為H，稱為最小 導(dǎo)向長(zhǎng)度。如果導(dǎo)向長(zhǎng)度過(guò)小，將使液壓缸的初始撓度增大，影響液壓缸的穩(wěn)定性，因此在設(shè)計(jì)時(shí)必須保證有一定的最小導(dǎo)向長(zhǎng)度，見(jiàn)圖2.2 油缸的導(dǎo)向長(zhǎng)度。
圖2.2 油缸的導(dǎo)向長(zhǎng)度
對(duì)一般的液壓缸，最小導(dǎo)向長(zhǎng)度H應(yīng)滿足：
（2.3）式(2.3)中：L—液壓缸的最大行程(mm)
D—液壓缸內(nèi)徑(mm)
取H=50mm
9. 活塞寬度B的確定
活塞的寬度B一般取B=（0.6-1.0）D
即B=（0.6-1.0）×50=（30-50）mm
取B=45mm
10. 缸體長(zhǎng)度的確定
液壓缸缸體內(nèi)部的長(zhǎng)度應(yīng)等于活塞的行程與活塞寬度的和。缸體外部尺寸還要考慮到兩端端蓋的厚度，一般液壓缸缸體的長(zhǎng)度不應(yīng)大于缸體內(nèi)徑D的20-30倍。
即：缸體內(nèi)部長(zhǎng)度150+45=195mm
缸體長(zhǎng)度≤（20-30）D=（1000-1500）mm
即取缸體長(zhǎng)度為250mm。
11. 液壓缸進(jìn)、出油口尺寸的確定
液壓缸的進(jìn)、出油口可布置在端蓋或缸筒上，進(jìn)、出油口處的流速不大于5m/s，油口的連接形式為螺紋連接或法蘭連接。
根據(jù)液壓缸螺紋連接的油口尺寸系列（摘自GB/T2878-93）及16MPa小型系列單桿自（GB/T2878-93）及16MPa小型系列的單桿液壓缸油口安裝尺寸（ISO8138-1986）確定。進(jìn)出油口的尺寸為M16x1.5，連接方式為螺紋連接。
2.2.2.3 阻尼液壓缸的密封設(shè)計(jì)
液壓缸要求低摩擦，無(wú)外漏，無(wú)爬行，無(wú)滯澀，高響應(yīng)，長(zhǎng)壽命，要滿足伺服系統(tǒng)靜態(tài)精度，動(dòng)態(tài)品質(zhì)的要求，所以它的密封與支承導(dǎo)向的設(shè)計(jì)極為重要，不能簡(jiǎn)單的延用普通液壓缸的密封和支承導(dǎo)向。因此設(shè)計(jì)密封時(shí)應(yīng)考慮的因素：
（1）用于微速運(yùn)動(dòng)（3-5mm/s）的場(chǎng)合時(shí)，不得有爬行，粘著滯澀現(xiàn)象；
（2）工作在高頻振動(dòng)的場(chǎng)合的，密封摩擦力應(yīng)該很小且為恒值。要低摩擦，長(zhǎng)壽命；
（3）工作在食品加工、制藥及易燃環(huán)境的伺服液壓缸，對(duì)密封要求尤為突出，不得有
任何的外滲漏，否則會(huì)直接威脅人體健康和安全；
（4）工作在諸如冶金、電力等工業(yè)部門(mén)的，更換密封要停產(chǎn)，會(huì)造成重大經(jīng)濟(jì)損失，
所以要求密封長(zhǎng)壽命，伺服液壓缸要耐磨；
（5）對(duì)于高速輸出的伺服液壓缸，要確保局部過(guò)熱不會(huì)引起密封失效，密封件要耐高
溫，要有良好的耐磨性；
（6）工作在高溫、熱輻射場(chǎng)合的伺服液壓缸，其密封件的材料要有長(zhǎng)期耐高溫的特性；
（7）工作介質(zhì)為磷酸酯或抗燃油的，不能用礦物油的密封風(fēng)材料，要考慮他們的相容性；
（8）伺服液壓缸的密封設(shè)計(jì)不能單獨(dú)進(jìn)行，要和支承導(dǎo)向設(shè)計(jì)統(tǒng)一進(jìn)行統(tǒng)籌安排。
靜密封的設(shè)計(jì)
①靜密封的設(shè)計(jì)要確保固定密封處在正常工作壓力的1.5倍工作壓力下均無(wú)外泄露。
靜密封通常選用O形橡膠密封圈。
②動(dòng)密封的設(shè)計(jì)
動(dòng)密封的設(shè)計(jì)直接關(guān)系著伺服液壓缸性能的優(yōu)劣，其設(shè)計(jì)必須結(jié)合支承導(dǎo)向的統(tǒng)籌進(jìn)行?；钊c缸筒之間用Y型密封圈[5]。
根據(jù)[3] 表13-23，查得用226編號(hào)的O型密封圈,其尺為50.39×3.53。
活塞桿與端蓋之間用Y型密封圈，它使雙作用元件具有良好的性能，抗擠壓性好，尺
寸穩(wěn)定，摩擦力小，耐磨、耐腐蝕性強(qiáng)。
2.2.2.4 支承導(dǎo)向的設(shè)計(jì)
伺服液壓缸的支承導(dǎo)向裝置就是為了防止活塞與缸筒、活塞活塞桿與端蓋之間的直接接觸，相互摩擦，產(chǎn)生磨損，從而達(dá)到降低摩擦，減少磨損,延長(zhǎng)壽命，起到導(dǎo)向和支承側(cè)向力的作用。
導(dǎo)向環(huán)的特點(diǎn)：
（1）避免了金屬之間的接觸；
（2）具有高的徑向交荷承觸力；
（3）能補(bǔ)償邊界力；
（4）具有強(qiáng)耐磨性壽命；
（5）擦力??；
（6）能抑制機(jī)械振動(dòng)；
（7）有良好的防塵效果,不允許外界異物嵌入；
（8）保護(hù)密封件不受過(guò)分?jǐn)D壓；
（9）向時(shí)即使無(wú)潤(rùn)滑也沒(méi)有液動(dòng)力方面的問(wèn)題；
（10）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，安裝方便；
（11）維修費(fèi)用小。
導(dǎo)向環(huán)的作用：導(dǎo)向環(huán)安裝在活塞外圈的溝槽內(nèi)或活塞桿導(dǎo)向套內(nèi)圓的溝槽內(nèi)，以保證活塞與缸筒或活塞桿與其導(dǎo)向套的同軸度,并用以承受活塞或活塞桿的側(cè)向力,用來(lái)對(duì)活塞桿導(dǎo)向。
根據(jù)查參考文獻(xiàn)[6]表24.7-13查得選用GST5908-0630的導(dǎo)向環(huán)。
導(dǎo)向套的選用為其導(dǎo)向長(zhǎng)度A=(0.6-1.0)D=(30-50)mm,
取A=40mm。
2.2.2.5 防塵圈的設(shè)計(jì)
為防止落入活塞桿的塵埃，隨著活塞桿的伸縮運(yùn)動(dòng)被帶進(jìn)端蓋和缸筒內(nèi)，從而使密封件和支承導(dǎo)向環(huán)受到損失和過(guò)早的磨損，所以，伺服液壓缸還設(shè)計(jì)安裝防塵圈。
防塵圈的選擇原則：
（1）不給伺服液壓缸增加摩擦；
（2）不產(chǎn)生爬行；
（3）不粘著滯澀；
（4）不磨損活塞桿。
防塵圈的選擇不當(dāng)，會(huì)引起摩擦力的增加，將保護(hù)活塞桿表面起潤(rùn)滑作用的粘附性油膜層刮下來(lái)，造成粘附性滲漏，這種滲漏在原理上是允許的。
防塵圈的作用：以防止活塞桿內(nèi)縮時(shí)把雜質(zhì)、灰塵及水分帶到密封裝置區(qū)，損傷密封裝置。
綜上所述，經(jīng)查參考文獻(xiàn)[2]表13-28，選用丁型無(wú)骨架防塵圈，尺寸為45mm。
2.2.2.6 阻尼液壓缸材料的選用
1.缸筒
缸筒材料：常用20、35和45號(hào)鋼的無(wú)縫鋼管。由于缸筒要與法蘭焊接在一起，故選用45號(hào)鋼的無(wú)縫鋼管。
缸筒和缸蓋的連接方式：法蘭連接；特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單、易加工、易裝卸，使用廣泛，外形尺寸大，重量大。缸蓋的材料為HT200，液壓缸內(nèi)圓柱表面粗糙度為Ra0.2-0.4um。
2.活塞
活塞的結(jié)構(gòu)形式應(yīng)根據(jù)密封裝置的形式來(lái)選擇，密封形式根據(jù)工件條件而定。
塞桿:
（1）活塞桿的外端結(jié)構(gòu)
活塞桿外端與負(fù)重連接，其結(jié)構(gòu)形式根據(jù)工作要求而定。
（2）活塞桿的內(nèi)端結(jié)構(gòu)
活塞桿的內(nèi)端與活塞連接。所有形式均需有鎖緊措施，以防止工作時(shí)由于往復(fù)動(dòng)而松開(kāi)?；钊麠U與活塞之間還需安裝密封，采用緩沖套的螺紋連接。
活塞桿：
①活塞桿導(dǎo)向套
活塞桿導(dǎo)向套裝在液壓缸的有桿腔一側(cè)的端蓋內(nèi)，用來(lái)對(duì)活塞桿導(dǎo)向，其內(nèi)側(cè)裝有密封裝置，保證缸筒有桿腔的密封性。外側(cè)裝有防塵圈，防止活塞桿內(nèi)縮時(shí)把雜質(zhì)、灰塵和水分帶進(jìn)密封裝置區(qū)，損傷密封裝置。
②緩沖裝置
當(dāng)工作機(jī)構(gòu)質(zhì)量較大，運(yùn)動(dòng)速度較高時(shí)，液壓缸有較大的動(dòng)量。為了減少液壓缸在行程終端由于大的動(dòng)量造成的液壓沖擊和噪音，必須采用緩沖裝置。當(dāng)停止位置不要求十分準(zhǔn)確時(shí)，可在回路中設(shè)置減速閥和制動(dòng)閥，也可以在缸的末端設(shè)置。
2.2.3 滾珠絲杠的設(shè)計(jì)
2.2.3.1 絲杠螺母副的選用
1.內(nèi)循環(huán)與外循環(huán)的選用
外循環(huán)滾珠絲杠是利用擋珠器一端修磨的圓環(huán)引導(dǎo)滾珠離開(kāi)旋滾道進(jìn)入回珠槽，以及引導(dǎo)滾珠由回珠槽，返回螺旋滾道。內(nèi)循環(huán)滾珠絲杠是借助反向器迫使?jié)L珠絲杠翻越絲杠的齒頂進(jìn)入相鄰滾道，內(nèi)循環(huán)是因回路短、工作滾珠數(shù)少，流暢性好，摩擦損失少，傳動(dòng)效率高，徑向尺寸緊湊，軸向剛度好，承載能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，故而采用內(nèi)循環(huán)滾珠絲杠（制造困難，價(jià)格貴）。
2.滾珠絲杠的軸向間隙調(diào)整和預(yù)緊方法
滾珠絲杠的軸向間隙的調(diào)整和預(yù)緊方法的原理與普通絲杠螺母相同，有調(diào)整滾珠直徑，雙螺母調(diào)隙，單螺母變導(dǎo)程預(yù)緊這三種，但滾珠絲杠螺母機(jī)構(gòu)間隙調(diào)整精度要求高，要求能作微調(diào)以獲準(zhǔn)確的間隙或預(yù)緊量。常用的方法有三種：墊片調(diào)隙式，螺紋調(diào)隙式，齒差調(diào)隙式。墊片調(diào)隙式常需墊片反復(fù)修磨，工作中不能隨時(shí)調(diào)整，螺紋調(diào)隙式調(diào)整量難以精確控制。齒差調(diào)隙式精度可靠，多用于調(diào)整準(zhǔn)確性要求較高的場(chǎng)合。而現(xiàn)在市場(chǎng)多流行變位導(dǎo)程預(yù)緊。
3.滾珠絲杠的安裝
實(shí)踐表明：螺母座，絲杠的軸承及其支架等不足會(huì)嚴(yán)重的影響滾珠絲杠副的傳動(dòng)剛度。為了提高軸向剛度，一般常用止推軸承。滾珠絲杠的支撐方式有一下四種：
a.一端裝止推軸承型；這種支撐方式僅適用于絲杠行程較短，它的支撐能力較小，軸 向剛度較低。
b.一端裝止推軸承，一端裝向心軸承，其目的是為了減少絲杠熱變形的影響。
c.兩端裝止推軸承，這種支撐對(duì)絲杠的熱伸長(zhǎng)較為敏感。
d.兩端裝止推及向心軸承。
見(jiàn)下圖2.3 滾珠絲杠的支撐安裝方式。
此種支撐雖使?jié)L珠絲杠有最大的剛度，但設(shè)計(jì)計(jì)算較為復(fù)雜且軸向尺寸大，且結(jié)構(gòu)復(fù) 雜，故而采用b支撐的安裝方式。
圖2.3 滾珠絲杠的支撐方式
4.滾珠絲杠提高精度的措施
為提高機(jī)床橫向進(jìn)給機(jī)構(gòu)的進(jìn)給精度，采用各種方法和措施，但都不同程度地存在著一定的問(wèn)題，現(xiàn)概括如下。
（1）采取修復(fù)或更換磨損件的方法。一些企業(yè)在機(jī)床的中修或項(xiàng)修過(guò)程中，采取更換新的橫向進(jìn)給螺母或修復(fù)橫向進(jìn)給絲杠，然后再配作螺母的方法，保障機(jī)床橫向進(jìn)給機(jī)構(gòu)的進(jìn)給精度。這種辦法只是在機(jī)床修復(fù)后最初階段能夠保障橫向進(jìn)給精度，數(shù)月后就又進(jìn)入了反復(fù)調(diào)整階段，而且加大了維修成本，并沒(méi)有從根本上解決橫向進(jìn)給精度問(wèn)題。
（2）采用改進(jìn)橫向進(jìn)給絲杠支承結(jié)構(gòu)或減小絲杠變形的方法。這種方法僅提高了絲杠的剛度，雖然能夠間接地減緩絲杠和螺母的磨損，但仍沒(méi)有從實(shí)質(zhì)解決問(wèn)題。而且改造的成本和維修費(fèi)用很大。
2.2.3.2 絲杠螺母副的計(jì)算
1.滾珠絲杠螺母副承受軸向載荷時(shí)，在滾珠與滾道型面產(chǎn)生接觸應(yīng)力，若應(yīng)力狀態(tài)是交變接觸應(yīng)力，它的工作狀態(tài)與滾動(dòng)軸承類似，所以它的主要實(shí)效形式是疲勞點(diǎn)蝕損傷和變形，故其設(shè)計(jì)方法與滾動(dòng)軸承相類似，故按疲勞壽命的選擇計(jì)算有公式（2.4）：
（2.4）
參數(shù)如表(2-4)。
表2-4 參數(shù)表
載荷系數(shù)
軸向工作載荷
使用壽命
計(jì)算動(dòng)載荷（）
硬度影響系數(shù)
上式（2.4）中各參數(shù)的確定：
（1） ：一般＝1.2～1.5，取＝1.2。
（2）：滾珠絲杠的材料取，硬度可處理到HRC60左右，則＝1.0。
（3）：軸向工作載荷的計(jì)算可查參考文獻(xiàn)[4]計(jì)算工作載荷。
（4）T:
將各參數(shù)帶入公式（2.4）有：
（5）Foc=
由上式(2.4)中所計(jì)算的結(jié)果，從滾珠絲杠產(chǎn)品樣本中找出相應(yīng)的額定動(dòng)載荷值，使。參照《機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)》選取絲杠螺母副，有FFB4006-2型：查產(chǎn)品目錄，得＝11.6KN，使，Coa=29.2KN,然后由值確定滾珠絲杠型號(hào)。
2.2.3.3滾珠絲杠螺母副的校核
1.剛度計(jì)算：
數(shù)控機(jī)床的滾珠絲杠是最精密的元件，它在軸向力的作用下產(chǎn)生伸長(zhǎng)和縮短，在扭矩的作用下產(chǎn)生扭曲變形這將引起絲杠導(dǎo)程發(fā)生變化，從而影響結(jié)構(gòu)精度和定位精度，因此， 滾珠絲杠在受力情況下的變形量由公式（2.5）確定：
（2.5）
上式（2.5）中各參數(shù)的確定見(jiàn)表2-5。
表2-5 參數(shù)表
螺距變形總誤差
工作載荷
彈性模量
絲杠的內(nèi)徑面積
扭矩彈性模量
滾珠絲杠截面積的慣性距
：
：
：
：
：
將各參數(shù)代入（2.5）后得：
對(duì)于數(shù)控機(jī)床而言，根據(jù)《機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)》表8-9可知，絲杠精度和表面光潔度選取為J級(jí)精度。
則，故絲杠可用。
2.穩(wěn)定性校核：
根據(jù)材料力學(xué)歐拉公式：
（2.6）
：絲杠材料的彈性模量取。
：絲杠的工作長(zhǎng)度 l=360mm。
：。
：絲杠軸端系數(shù)，由軸承條件決定，由于絲杠安裝方式為兩端游動(dòng)，則。
將上面的參數(shù)代入（2.6）式中：
故可以用。
3.計(jì)算絲杠系統(tǒng)的剛度，由公式（2.7）：
（2.7）
：絲杠傳動(dòng)的綜合拉壓剛度
：軸承剛度
：絲杠拉壓剛度
：軸的接觸剛度
由于絲杠的拉壓剛度特別大，故可以不考慮由與傳動(dòng)剛度變化而引起的定位誤差帶入公式（2.7）。
+
初選絲杠專用軸承40TAC72A，參數(shù)如下表2.6軸承參數(shù)表：
表2-6 軸承參數(shù)表
軸承型號(hào)
（）
()
（）
40TAC72A
2210
3400
14
5
40
125
則：
4.反向死區(qū)的校核：
死區(qū)誤差，是指的是系統(tǒng)啟動(dòng)和反向時(shí)產(chǎn)生的輸入運(yùn)動(dòng)與輸出運(yùn)動(dòng)之間的差值，在開(kāi)環(huán)系統(tǒng)中，由于啟動(dòng)和反向死區(qū)誤差的存在，影響刀具與工件定位精度，對(duì)于反向死區(qū)可采用消隙措施減小，消隙后，根據(jù)公式（2.8）：
（2.8）
：導(dǎo)軌摩擦系數(shù)
：系數(shù)980
：機(jī)械傳動(dòng)裝置固有頻率
，故可用。
絲杠直徑的確定：
由公式（2.8）死區(qū)誤差：
再一次說(shuō)明絲杠所取的直徑可用。
2.2.4 床身鉗安裝阻尼缸部分的尺寸及臺(tái)面板尺寸的設(shè)計(jì)
根據(jù)阻尼液壓缸的尺寸，阻尼缸直徑為50mm，長(zhǎng)度為125mm，選用阻尼缸端蓋尺寸為75mm×75mm,綜合考慮安裝等因素，確定出床身鉗安裝阻尼缸的那部分尺寸為350mm×125mm。
臺(tái)面板的尺寸根據(jù)床身鉗的上面部分尺寸確定為460mm×280mm×25mm，臺(tái)面板隨著液壓缸的驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。
3 基于UG的橫向機(jī)構(gòu)三維建模與虛擬裝配
3.1 UG軟件的簡(jiǎn)介
UG是Unigraphics的縮寫(xiě)，這是一個(gè)交互式CAD/CAM（計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與計(jì)算機(jī)輔助制造）系統(tǒng)，它功能強(qiáng)大，可以輕松實(shí)現(xiàn)各種復(fù)雜實(shí)體及造型的建構(gòu)。它在誕生之初主要基于工作站，但隨著PC硬件的發(fā)展和個(gè)人用戶的迅速增長(zhǎng)，在PC上的應(yīng)用取得了迅猛的增長(zhǎng)，目前已經(jīng)成為模具行業(yè)三維設(shè)計(jì)的一個(gè)主流應(yīng)用。
UG的開(kāi)發(fā)始于1969年，它是基于C語(yǔ)言開(kāi)發(fā)實(shí)現(xiàn)的。UG NX是一個(gè)在二和三維空間無(wú)結(jié)構(gòu)網(wǎng)格上使用自適應(yīng)多重網(wǎng)格方法開(kāi)發(fā)的一個(gè)靈活的數(shù)值求解偏微分方程的軟件工具。其設(shè)計(jì)思想足夠靈活地支持多種離散方案。因此軟件可對(duì)許多不同的應(yīng)用再利用[1]。
UGS公司的Unigraphics NX為產(chǎn)品設(shè)計(jì)及加工過(guò)程提供了數(shù)字化造型和驗(yàn)證手段，并針對(duì)虛擬產(chǎn)品設(shè)計(jì)和工藝設(shè)計(jì)的需求，提供了經(jīng)過(guò)實(shí)踐驗(yàn)證的解決方案。它能夠使企業(yè)通過(guò)新一代數(shù)字化產(chǎn)品開(kāi)發(fā)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)向產(chǎn)品全生命周期管理轉(zhuǎn)型的目標(biāo)。它提供了一套完整的集成解決方案，從流程開(kāi)始一直到產(chǎn)品最終交付，匯聚了風(fēng)格與樣式、設(shè)計(jì)、仿真、加工和制造各項(xiàng)功能。
UG的發(fā)展歷史
1960年，McDonnell Douglas Automation 公司成立。
1976年，收購(gòu)了Unigraphics CAD/CAE/CAM系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)商——United Computer 公司，UG的雛形問(wèn)世。
1983年，UG 上市。
1986年，Unigraphics吸取了業(yè)界領(lǐng)先的、為實(shí)踐所證實(shí)的實(shí)體建模核心——Parasolid的部份功能。
1989年，Unigraphics宣布支持UNIX平臺(tái)及開(kāi)放系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，并將一個(gè)新的與STEP標(biāo)準(zhǔn)兼容的三維實(shí)體建模核心Parasolid引入U(xiǎn)G。
1990年，Unigraphics作為McDonnell Douglas（現(xiàn)在的波音飛機(jī)公司）的機(jī)械CAD/CAE/CAM的標(biāo)準(zhǔn)。
1991年，Unigraphics開(kāi)始了從CAD/CAE/CAM大型機(jī)版本到工作站版本的轉(zhuǎn)移。
1993年，Unigraphics引入復(fù)合建模的概念，可以實(shí)體建模、曲線建模、框線建模、半?yún)?shù)化及參數(shù)化建模融為一體。
1995年，Unigraphics首次發(fā)布了Windows NT版本。
1996年，Unigraphics發(fā)布了能自動(dòng)進(jìn)行干涉檢查的高級(jí)裝配功能模塊、最先進(jìn)的CAM模塊以及具有A類曲線造型能力的工業(yè)造型模塊：它在全球迅猛發(fā)展，占領(lǐng)了巨大的市場(chǎng)份額，已經(jīng)成為高端及商業(yè)CAD/CAE/CAM應(yīng)用開(kāi)發(fā)的常用軟件。
1997年，Unigraphics新增了包括WAVE（幾何鏈接器）在內(nèi)的一系列工業(yè)領(lǐng)先的新增功能。WEAV這一功能可以定義、控制、評(píng)估產(chǎn)品模板，被認(rèn)為是在未來(lái)幾年中業(yè)界最有影響的新技術(shù)。
2000年，Unigraphics發(fā)布了新版本的UG17，最新版本的，是UGS成為工業(yè)界第一個(gè)可以裝載包含深層嵌入“基于工程知識(shí)”（KBE）語(yǔ)言的世界級(jí)MCAD軟件產(chǎn)品的供應(yīng)商。
2001年，Unigraphics發(fā)布了新版本UG18，新版本對(duì)舊版本的對(duì)話框進(jìn)行了調(diào)整，使得在最少的對(duì)話框中能完成更多的工作，從而簡(jiǎn)化了設(shè)計(jì)。
2002年，Unigraphics發(fā)布了UG NX1.0.新版本繼承了UG18的優(yōu)點(diǎn)，改進(jìn)和增加了許多功能，使其功能更強(qiáng)大，更完美。
2003年，Unigraphics發(fā)布了新版本UG NX2.0 。新版本基于最新的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，它是一個(gè)全新支持PLM的體系結(jié)構(gòu)。EDS公司同其主要客戶一起，設(shè)計(jì)了這樣一個(gè)先進(jìn)的體系結(jié)構(gòu)，用于支持完整的產(chǎn)品工程。
2004年，Unigraphics發(fā)布了新版本的UG NX3.0，它為用戶的產(chǎn)品設(shè)計(jì)與加工過(guò)程提供了數(shù)字化造型和驗(yàn)證手段，。它針對(duì)用戶的虛擬產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和工藝設(shè)計(jì)的需要，提供經(jīng)過(guò)實(shí)踐驗(yàn)證的解決方案。
2005年，Unigraphics發(fā)布了新版本的UG NX4.0.它是嶄新的NX體系結(jié)構(gòu)，使得開(kāi)發(fā)與應(yīng)用更加簡(jiǎn)單和快捷。
2007年04月， UGS公司發(fā)布了NX5.0 – NX的下一代數(shù)字產(chǎn)品開(kāi)發(fā)軟件，幫助用戶以更快的速度開(kāi)發(fā)創(chuàng)新產(chǎn)品，實(shí)現(xiàn)更高的成本效益。
2008年06月，Siemens PLM Software發(fā)布NX6.0，建立在新的同步建模技術(shù)基礎(chǔ)之上的NX 6將在市場(chǎng)上產(chǎn)生重大影響。同步建模技術(shù)的發(fā)布標(biāo)志著NX的一個(gè)重要里程碑，并且向MCAD市場(chǎng)展示Siemens的鄭重承諾。 NX 6將為我們的重要客戶提供極大的生產(chǎn)力提高。
2009年10月 – 西門(mén)子工業(yè)自動(dòng)化業(yè)務(wù)部旗下機(jī)構(gòu)、全球領(lǐng)先的產(chǎn)品生命周期管理（PLM）軟件與服務(wù)提供商Siemens PLM Software 宣布推出其旗艦數(shù)字化產(chǎn)品開(kāi)發(fā)解決方案NX 軟件的最新版。NX 7.0引入了“HD3D”（三維精確描述）功能，即一個(gè)開(kāi)放、直觀的可視化環(huán)境，有助于全球產(chǎn)品開(kāi)發(fā)團(tuán)隊(duì)充分發(fā)掘PLM信息的價(jià)值，并顯著提升其制定卓有成效的產(chǎn)品決策的能力。此外，NX 7.0還新增了同步建模技術(shù)的增強(qiáng)功能。修復(fù)了很多6.0所存在的漏洞，穩(wěn)定性方面較6.0有很大的提升。
2010年5月20日Siemens PLM Software在上海世博會(huì)發(fā)布了功能增強(qiáng)的NX7最新版本（NX 7.5），NX GC 工具箱將作為NX 7最新版本的一個(gè)應(yīng)用模塊與NX 7一起同步發(fā)布。NX GC 工具箱是為滿足中國(guó)用戶對(duì)NX特殊需求推出的本地化軟件工具包。在符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)（GB）基礎(chǔ)上，NX GC 工具箱做了進(jìn)一步完善和大量的增強(qiáng)工作。
2011年09月-Siemens PLM Software發(fā)布了UG8.0。
2012年10月-Siemens PLM Software發(fā)布了UG8.5[7]。
3.2 主要零部件的三維建模
UG為用戶提供了強(qiáng)大、廣泛的產(chǎn)品設(shè)計(jì)應(yīng)用模塊，它具有高性能的機(jī)械設(shè)計(jì)和制圖功能。它為靈活地制造設(shè)計(jì)產(chǎn)品提供了可能性，以滿足客戶設(shè)計(jì)任何復(fù)雜產(chǎn)品的需要。除組件設(shè)計(jì)處，UG還提供了強(qiáng)大的基于系統(tǒng)產(chǎn)品建模和協(xié)同的產(chǎn)品級(jí)裝配設(shè)計(jì)方法。
一般來(lái)說(shuō)，UG的建模，首先要建立基本的幾何體，然后在上面添加其他的特征。不同的應(yīng)用領(lǐng)域有不同的特征，其分類方法也各不相同，對(duì)于機(jī)械產(chǎn)品的實(shí)體模型及其工程圖紙信息，可將常用的特征
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信息分為管理特征、技術(shù)特征、材料特征、精度特征、形狀特征、裝配特征等六大類。在建模工程中，最常用的是零部件的形狀特征，在此可以進(jìn)一步的分解出零件的形體特征類。
本橫向機(jī)構(gòu)的形狀特征主要包括：床身鉗，臺(tái)面板，滾珠絲杠副，調(diào)節(jié)絲杠，線軌，阻尼液壓缸等部分。下面介紹一下軸承內(nèi)外圈加工專用機(jī)床橫向機(jī)構(gòu)的建模過(guò)程。
1.臺(tái)面板的建模
根據(jù)第二章的數(shù)據(jù)，已知臺(tái)面板的尺寸。
在臺(tái)面板建模的過(guò)程中，需要用到多種不同的UG建模工具，具體如下：
（1）“草圖繪制”：主要用于繪制曲線草圖，需要先繪制曲線，然后才能創(chuàng)建曲面和實(shí)體特征。點(diǎn)擊“插入”“草圖”，彈出創(chuàng)建草圖對(duì)話框，選擇類型為“在平面上”，然后根據(jù)第二章的數(shù)據(jù)畫(huà)出主視圖。如圖3.1所示：
圖3.1 臺(tái)面板草圖的繪制
（2）“拉伸”命令：用于創(chuàng)建曲面特征，也就是將繪制的曲線拉伸成曲面，創(chuàng)建拉伸實(shí)體。如圖3.2所示：
圖3.2 臺(tái)面板的拉伸
（3）“孔”命令：通過(guò)沉頭孔、埋頭孔和螺紋孔選項(xiàng)向部件或裝配中的一個(gè)或多個(gè)實(shí)體添加孔。如圖3.3所示：
圖3.3 臺(tái)面板的打孔
（4）“鏡像”命令：對(duì)于對(duì)稱結(jié)構(gòu)而言，這個(gè)工具特別有用，可以節(jié)省創(chuàng)建特征的時(shí)間，同時(shí)操作比較準(zhǔn)確方便。如圖3.4所示：
圖3.4 臺(tái)面板的三維建模
2.床身鉗的建模
床身鉗主要起安裝、支撐其它部件的作用，如阻尼液壓缸要安裝在其里面，線軌和滾珠絲杠要安裝在床身鉗上表面上，床身鉗的尺寸在第2章中已經(jīng)得出，它的建模比較復(fù)雜，涉及到拉伸、打孔、挖槽、抽殼、倒角等特征操作。其模型見(jiàn)圖3.5所示：
圖3.4 床身鉗的三維建模
3.3 阻尼液壓缸的虛擬裝配
3.3.1 基于UG的高級(jí)裝配功能
1.出現(xiàn)在Assemblies-Advanced下的所有功能：包括建立纏繞裝配，建立連接的外型，建立操縱區(qū)，建立小平面表示，Script(腳本）[13]。
2.出現(xiàn)在Analysis-Assembly Clearance下的所有功能：包括設(shè)定間隙區(qū)、選擇分析對(duì)象、執(zhí)行各種間隙分析、接觸干涉、軟干涉、硬干涉和包容干涉。
3.出現(xiàn)在File-Open-Options或File-Options-Load Options 中的利用最后組件集、利用最后過(guò)濾器和規(guī)定過(guò)濾器。
UG虛擬裝配技術(shù)常用的術(shù)語(yǔ)：
（1）裝配（Assembly）表示一個(gè)產(chǎn)品的零件盒子裝配的集合。在UG中，裝配體是包含組件對(duì)象的一個(gè)部件文件。
（2）組件對(duì)象（Component Objects）在一個(gè)裝配內(nèi)，在一特定位置和方位上一個(gè)部件的使用。一個(gè)組件可以是一個(gè)由其他低級(jí)組件組成的一個(gè)子裝配。在一個(gè)裝配中的每個(gè)組件僅含有一個(gè)指向它的主要幾何體的指針，當(dāng)修改一個(gè)組件的幾何體時(shí)，在作業(yè)中利用同一主要幾何體的所有其他組件將自動(dòng)反映這一變化。
（3）組件部件（Component Part）在一個(gè)裝配內(nèi)由一組件對(duì)象的指針?biāo)赶虻牟考募?。?shí)際的幾何體存儲(chǔ)在組件中并由裝配體引用而不是復(fù)制。
（4）組件成員（Component Members）顯示在裝配件內(nèi)來(lái)自組件部件的幾何對(duì)象。如果使用引用集，組件成員可能是在組件部件中的所有幾何體的一個(gè)子集，也稱為組件幾何體。
（5）上下文設(shè)計(jì)（Design in Context)當(dāng)組件幾何體顯示在裝配件中時(shí)，直接編輯它的能力?？梢赃x擇來(lái)自其他組件的幾何體輔助建模，也稱為就地編輯。
（6）自頂向下建模（Top-down Modeling）在這種建模技術(shù)中，當(dāng)工作在裝配級(jí)時(shí)可以建立和編輯組件部件。在裝配級(jí)上做的幾何體改變立即自動(dòng)地反映在個(gè)別組件中。
（7）從底向下建模（Bottom-up Modeling）在這種建模技術(shù)中，它們使用于某些高級(jí)裝配內(nèi)的孤立狀態(tài)中設(shè)計(jì)和編輯組件部件。當(dāng)打開(kāi)反映在零件級(jí)做的幾何編輯時(shí)，所有利用該組件的裝配件自動(dòng)地更新。
（8）顯示的部件（Displayed Part）當(dāng)前顯示在圖形窗口中的部件。
（9）工作部件（Work Part）用戶在其中建立和編輯幾何體的部件。工作部件可以是顯示的部件或是包含在顯示的裝配部件中的任一組件部件。當(dāng)顯示一零件時(shí)，工作部件總是與顯示部件相同。
（10）裝載的部件（Loaded Part）當(dāng)前打開(kāi)和在內(nèi)存中的任一部件。部件利用File-Open命令裝載，當(dāng)它們被用于一般裝配中時(shí)被隱式打開(kāi)。
（11）引用集（Reference Set）來(lái)自一部件的命名的幾何體集合，可以用來(lái)在高級(jí)裝配中簡(jiǎn)化組件部件的圖形顯示。
（12）配對(duì)條件（Mating Condition）對(duì)一單個(gè)組件定位的約束集。在一裝配體中，每個(gè)組件都可以有一個(gè)配對(duì)條件，盡管配對(duì)條件可以由對(duì)其他組件的關(guān)系組成。
（13）裝配導(dǎo)航器，提供了裝配結(jié)構(gòu)的圖形顯示，為在其他功能中使用選擇和操作組件[8]。
UG的虛擬裝配方法：
UG根據(jù)裝配體與零件之間的引用關(guān)系，提供了3種建立裝配體的方法，即自底向上設(shè)計(jì)（Bottom-up）、自頂向下（Top-down）設(shè)計(jì)和混合裝配方法。
（1）自底向上裝配指首先在設(shè)計(jì)過(guò)程中設(shè)計(jì)零部件模型，然后組合成子裝配體，最后生成裝配部件的裝配方法。這種裝配方式需要設(shè)計(jì)人員交互的給定配合構(gòu)件之間的約束關(guān)系，然后由UG系統(tǒng)自動(dòng)計(jì)算出構(gòu)件的轉(zhuǎn)移矩陣，并實(shí)現(xiàn)虛擬裝配。
（2）自頂向下裝配指首先設(shè)計(jì)完成裝配體，并在裝配體中創(chuàng)建零部件模型，然后拆成子裝配體和單個(gè)可以直接用于加工的零件模型。這種設(shè)計(jì)方式可以方便、直接的進(jìn)行設(shè)計(jì)，由一個(gè)由粗入精的過(guò)程，多用于全新的開(kāi)發(fā)過(guò)程，可以保證設(shè)計(jì)出的產(chǎn)品相互間有一個(gè)合理的位置?；谧皂斚蛳碌难b配設(shè)計(jì)技術(shù)也與工程實(shí)際相符合，而UG的裝配建模技術(shù)完全支持自頂向下的設(shè)計(jì)方法。這樣在虛擬裝配操作中，設(shè)計(jì)者可以根據(jù)需要混合使用以上兩種裝配方法。
（3）混合裝配是指將自頂向下裝配和自底向上裝配結(jié)合在一起的裝配方法，即首先創(chuàng)建幾個(gè)主要