普通车床尾架和刀座虚拟装配
本文系统而简要的阐述和分析了普通车床刀架和尾座的工作原理和装配原理，并且以SolidWorks为平台，集中的讲述了普通车床刀架和尾座怎样实现三维实体机构的运动仿真。首先，研究了普通车床刀架和尾座的工作原理及组成，其次针对不同零件不同的结构，采用了不同的绘制思路。再次针对刀架和尾座的结构，选择适合的装配方法进行装配，最后，利用SolidWorks的“设计算例”功能使其进行仿真运动，即将运动学分析结果进行了可视化处理，用视频的方式显示出来，取得了较好的直观效果。而基于SolidWorks的普通车床刀架和尾座虚拟装配，使得用户能够快速检验产品装配体的装配性能，并能够根据产品装配性能的信息反馈，进行产品再设计，从而缩短产品的开发周期，也为后世制造机床刀架和尾座提供了一个很好的三维模型。
关键词  SolidWorks，刀架，尾座，三维建模，虚拟装配，运动仿真
1  引言  1
1.1  概述 1
1.2  课题研究意义及主要内容 2
2  普通车床尾架和刀座虚拟装配的实现  3
2.1  系统开发平台  3
2.2  设计的总方案 4
2.3  零件模型建立  5
2.4  虚拟装配 21
2.5  运动仿真  27
2.6  结果分析 29
结论  30
致谢  31
参考文献 32
1  引言
机床是现代机械制造业中最重要的加工设备，它所负担的工作量，约占机械制造总工作量的40%-60%，机床的技术性能直接影响所生产的机电产品的性能、质量和经济性。因此。机床工业的发展和机床技术水平的提高，必然对国民经济的发展起着重大推动作用[1]。
1.1  概述
C616型机床是一种多用途的普通车床，特别适合用于机械工具车间使用，它适用于加工各种轴类和盘类零件的回转表面，如车削内外圆柱面、圆锥面、切槽、车成型面、车端面、车螺纹；还可以进行钻孔、扩孔、铰孔、钻中心孔和滚花等工艺。再者其结构合理紧凑，操作灵活可靠，维修方便，床身导轨经高频淬火处理，经久耐用，并设有安全保险机构和刹车装置，动作安全可靠[2]。
C616型机床主要由床身、床头箱、变速箱、进给箱、光杆、溜板箱、刀架、床腿和尾架等部分组成。如图1-1。其中主轴箱又称床头箱，它用螺钉，压板固
图1-1 C616型普通车床
定在床身的左上端，用来支撑主轴并把动力经主轴箱内的变速机构传给主轴，使主轴带动工件按规定的转速旋转，以实现主运动，包括实现车床的启动、停止、变速和幻想等。进给箱位于床身的左前侧。进给箱中装有进给运动和车螺纹所需的变速机构，调整其变速机构，可得到所需的进给量或螺距。溜板箱装在床身的前侧面，与纵向溜板相连。其功用是把进给箱传来的运动传递给刀架，使刀架实现纵向和横向进给或快速移动或车螺纹。
而刀架用来装夹车刀并使其作纵向,横向和斜向运动。它由床鞍、中滑板、转盘、小滑板、方刀架、组成。床鞍与溜板箱连接，可沿床身导轨作纵向移动，其上面有横向导轨；中滑板可沿床鞍上的导轨作横向运动；转盘则与中滑板用螺钉紧固，松开螺钉便可在水平面内扳转任意角度；小滑板沿转盘上面的导轨作短距离移动，当将转盘偏转若干角度后，可使小滑板作斜向进给，一遍车锥面；最后方刀架固定在小滑板上，可同时安装4把车刀,以供车削时选用，松开锁紧手柄，即可转动方刀架，把所需要的车刀更换到工作位置上。
同样在机床的运动中，尾座也扮演了举足轻重的角色。尾座又称尾架，其主要作用是为轴类零件定心，同时具有辅助支撑和加紧的功能。换而言之，尾座用于安装后顶尖以支持工件，或安装钻头、铰刀等刀具进行孔加工。其由套筒、尾座体、底座等及部分组成。转动手轮，可调整套筒伸缩一定距离，并且尾座还可以沿床身导轨推移至所需位置，以使用不同工件加工的要求。
C616车床采用的是整体式结构，整体式结构尾座由尾座体、套筒、芯轴结构、尾座和套筒移动结构、尾座和套筒加紧与放松结构等组成。芯轴结构选用高精度的进口轴承，动、静刚度好、精度高。套筒和尾座的移动均为机动，套筒和尾座的夹紧，放松均采用蝶形弹簧夹紧。放松结构夹紧力足够大、安全可靠、人工操作简单、方便、效率高。
1.2  课题研究意义及主要内容
1.2.1  课题研究的意义
SolidWorks软件是现在比较流行的三维设计软件，本设计以普通车床尾架和刀座为对象进行产品的三维模型的设计，在此基础上对普通车床尾架和刀座进行虚拟装配。在虚拟样机的装配过程中，可以检验产品的可装配性，并进行装配仿真以指导产品的设计、制造、装配和维修。亦可以培养对知识的综合运用和工程实践的能力，提高自身专业素养，而且能够更加扎实掌握机械设计制造的基础部分，提高应用所学知识分析解决问题的能力，掌握操作软件的技能，缩短与工厂实践的差距。
与此同时，利用SolidWorks不仅可以生成二维工程图，而且可以生成三维零件，实现零件的三维实体建模。用户还可以利用其运动仿真功能，通过动画来展现零件的三维造型和运动仿真。
1.2.2  课题研究的主要内容
本次设计课题是普通车床尾架和刀座虚拟装配。主要内容则是首先对整个机床进行一定的了解，再细致到尾架和刀座的结构及其运动原理等。再来熟悉SolidWorks，为后面的绘图做铺垫。接着图纸在SolidWorks里面建立各个主要部件的简化模型，然后进行装配和约束，实现普通车床尾架和刀座的各个零件的三维模型造型。最后实现普通车床尾架和刀座虚拟装配及仿真运动。使其能够真实反映出机床尾架和刀座的实际运动。
2  普通车床尾架和刀座虚拟装配的实现
2.1  系统开发平台
SolidWorks是世界上第一款完全基于Windows的3D CAD软件,自1995年问世以来,以其优异的三维设计功能,操作简单等一系列的优点,极大地提高了设计效率,在与同类软件的激烈竞争中已经确立了它的市场地位,已经成为三维机械设计软件的标准[3]。利用SolidWorks不仅可以生成二维工程图，而且可以生成三维零件，用户可以利用这些三维零件来建立二维工程图及三维装配体。SolidWorks采用双向关联尺寸驱动机制，设计者可以指定尺寸和各实体间的几何关系，改变尺寸会改变零件的尺寸与形状，并保留设计意图。
由于使用了Windows OLE技术、直观式设计技术、先进的parasolid内核（由剑桥提供）以及良好的与第三方软件的集成技术，SolidWorks成为全球装机量最大、最好用的软件。资料显示，目前全球发放的SolidWorks软件使用许可约28万，涉及航空航天、机车、食品、机械、国防、交通、模具、电子通讯、医疗器械、娱乐工业、日用品/消费品、离散制造等分布于全球100多个国家的约3万1千家企业。在教育市场上，每年来自全球4，300所教育机构的近145，000名学生通过SolidWorks的培训课程。
SolidWorks软件功能很多，组件繁多。其中SolidWorks 功能强大、易学易用和技术创新是SolidWorks的三大特点，使得SolidWorks成为领先的、主流的三维CAD解决方案。SolidWorks能够提供不同的设计方案、减少设计过程中的错误以及提高产品质量。并且其完全汉化，使用过程中无任何语言障碍。同时可向下兼容二维AutoCAD，使得以前采用AutoCAD进行的设计可以继续使用和转化。也可以根据需求，利用VB和V C++对其进行二次开发。SolidWorks不仅提供如此强大的功能，同时对每个工程师和设计者来说，操作简单方便、易学易用。
1） 用户界面  只有SolidWorks才提供了一整套完整的动态界面和鼠标拖动控制。“全动感的”的用户界面减少设计步骤，减少了多余的对话框，从而避免了界面的零乱。崭新的属性管理员用来高效地管理整个设计过程和步骤。属性管理员包含所有的设计数据和参数，而且操作方便、界面直观。用SolidWorks资源管理器可以方便地管理CAD文件。SolidWorks资源管理器是唯一一个同Windows资源器类似的CAD文件管理器。特征模板为标准件和标准特征，提供了良好的环境。用户可以直接从特征模板上调用标准的零件和特征，并与同事共享。SolidWorks提供的AutoCAD模拟器，使得AutoCAD用户可以保持原有的作图习惯，顺利地从二维设计转向三维实体设计。
2) 装配设计  在SolidWorks中，当生成新零件时，你可以直接参考其他零件并保持这种参考关系。在装配的环境里，可以方便地设计和修改零部件。对于超过一万个零部件的大型装配体，SolidWorks的性能得到极大的提高。SolidWorks可以动态地查看装配体的所有运动，并且可以对运动的零部件进行动态的干涉检查和间隙检测。用智能零件技术自动完成重复设计。智能零件技术是一种崭新的技术，用来完成诸如将一个标准的螺栓装入螺孔中，而同时按照正确的顺序完成垫片和螺母的装配。SolidWorks用捕捉配合的智能化装配技术，来加快装配体的总体装配。智能化装配技术能够自动地捕捉并定义装配关系。镜像部件是SolidWorks技术的巨大突破。镜像部件能产生基于已有零部件（包括具有派生关系或与其他零件具有关联关系的零件）的新的零部件。
3) 工程图  SolidWorks提供了生成完整的、车间认可的详细工程图的工具。工程图是全相关的，当你修改图纸时，三维模型、各个视图、装配体都会自动更新。从三维模型中自动产生工程图，包括视图、尺寸和标注。增强了的详图操作和剖视图，包括生成剖中剖视图、部件的图层支持、熟悉的二维草图功能、以及详图中的属性管理员。使用RapidDraft技术，可以将工程图与三维零件和装配体脱离，进行单独操作，以加快工程图的操作，但保持与三维零件和装配体的全相关。用交替位置显示视图能够方便地显示零部件的不同的位置，以便了解运动的顺序。交替位置显示视图是专门为具有运动关系的装配体而设计的独特的工程图功能[4]。
原文链接：http://www.jxszl.com/jsj/jsjkxyjs/24481.html