[機(jī)械設(shè)計(jì)自動(dòng)化精品] 金剛石工具加工陶瓷磚過(guò)程模擬仿真

1、 2011屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 金剛石工具加工陶瓷磚過(guò)程模擬仿真摘要 陶瓷拋光磚作為一種復(fù)合多晶材料，種類繁多，成分復(fù)雜，具有耐磨、高硬度、薄脆和耐熱沖擊性差等特點(diǎn)，金剛石工具作為加工陶瓷磚的一種非常重要的工具，在拋光生產(chǎn)線上被廣泛應(yīng)用，由于金剛石工具在使用的過(guò)程中存在易磨損，脫落等問(wèn)題，所以為了能系統(tǒng)研究金剛石工具，希望有一臺(tái)多功能試驗(yàn)機(jī)能夠進(jìn)行大量的實(shí)驗(yàn)。本設(shè)計(jì)根據(jù)已有的磨削實(shí)驗(yàn)機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)，動(dòng)力系統(tǒng)等的基本數(shù)據(jù)和二維圖紙進(jìn)行三維建模模擬仿真，使用pro/engineer軟件模擬仿真組合實(shí)驗(yàn)機(jī)床動(dòng)作。包括四個(gè)部分，磨邊輪機(jī)組，鋸切機(jī)組，滾筒機(jī)組和工作臺(tái)機(jī)組，通過(guò)模擬仿真使機(jī)床每個(gè)功能都可以獨(dú)立演

2、示，把機(jī)床的動(dòng)作表達(dá)清楚。關(guān)鍵詞：模擬仿真，建模，多功能組合機(jī)床，陶瓷拋光機(jī)the process of machining ceramic tile with diamond-tool simulation simulation abstractdiamond-tool is extensively used on the polishing production-line,as an important tool of machining polished ceramic tiles. as a compound polycrystalline material,polished cera

3、mic tiles have the characteristics of wide variety of kind, complex component,wear resistance,high hardness and brittleness (very thin piece).as a grinding edge of ceramic tiles tool on the polishing production-line, diamond cup wheel is important. this article describes the use of pro/engineer simu

4、late the action of ceramic tile machine . the action include four parts:including sawing nits, milling round units,drum units and table units . in this paper, i would make the three-dimensional modeling for the ceramic tile machine according with the transmission system and the basic data . than mak

5、e each function of the machine tool can be demonstrated independent and make every-action lightly with the pro/engineer simulation module .key words: simulation , modeling, a combined machine with several function, polished ceramic tile 目錄1 引言.11.1 陶瓷拋光磚.1 1.2 金剛石工具.41.3 本課題要研究或解決的問(wèn)題和擬采用的研究手段(途徑).61

6、.4 本課題的研究目的和意義.62 pro/engineer簡(jiǎn)介. 82.1 pro/engineer的相關(guān)介紹. 82.2 本課題所使用到的pro/engineer功能.93 試驗(yàn)機(jī)加工過(guò)程模擬仿真.113.1 陶瓷加工試驗(yàn)機(jī).123.2 工作臺(tái)的動(dòng)作實(shí)現(xiàn).13 3.2.1 動(dòng)力傳動(dòng)的實(shí)現(xiàn).133.2.2 工作臺(tái)的實(shí)現(xiàn).153.3 磨邊輪的實(shí)現(xiàn).193.3.1 磨邊輪機(jī)組的各個(gè)零件圖(圖3.15-3.21). 193.3.2 升降動(dòng)作.233.3.3 橫向動(dòng)作.253.4 鋸切的動(dòng)作實(shí)現(xiàn).263.4.1 鋸切機(jī)組.273.4.2 升降動(dòng)作與橫向動(dòng)作.273.5 滾筒的動(dòng)作實(shí)現(xiàn).283.5.1

7、 滾筒機(jī)組.283.5.2 升降動(dòng)作.293.5.3 動(dòng)力傳遞.30總結(jié).32參考文獻(xiàn).33致謝.341 引言隨著建筑業(yè)的發(fā)展和人民生活水平的提高，對(duì)高檔裝飾材料的需求量逐年增多，地面和墻面裝飾材料種類越來(lái)越多，有水磨石、大理石、花崗石、地板磚、木地板、pvc板等，但目前使用最多的是陶瓷拋光磚。陶瓷拋光磚主要用于裝飾墻面和地面，并己成為國(guó)內(nèi)外應(yīng)用最廣的建筑裝飾材料，陶瓷墻地磚主要包括外墻磚和飾面地板磚。由于拋光磚的成型和燒結(jié)工藝越來(lái)越成熟，近年來(lái)已經(jīng)在很大范圍內(nèi)替代了需要開(kāi)采和磨削加工的天然石材，成為現(xiàn)代建筑裝修工程中應(yīng)用最為廣泛的陶瓷制品之一。據(jù)可靠數(shù)據(jù)顯示，我國(guó)的建筑衛(wèi)生陶瓷的產(chǎn)量已連續(xù)9

8、年穩(wěn)居世界第一，由此可見(jiàn)，建筑陶瓷的發(fā)展有著廣闊的前景和重要的經(jīng)濟(jì)意義1.1 陶瓷拋光磚 作為陶瓷磚典型代表的陶瓷拋光磚，是指以粘土、長(zhǎng)石、石英或以粘土、長(zhǎng)石（瓷石）、滑石等為主要原料，經(jīng)球磨、噴霧造粒、采用先進(jìn)的大噸位壓機(jī)（800-2500t）高溫輥道窯快速燒成（1250-1260）以及色泥混合等一系列技術(shù)，經(jīng)過(guò)拋光加工而成，其裝飾效果類似天然大理石，理化性能優(yōu)于天然大理石，具有通體均勻鮮艷的色彩，柔和瑩潤(rùn)的鏡面光澤以及光而不滑的獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)，而且產(chǎn)品種類豐富，可根據(jù)用戶需求專門(mén)提供。拋光磚作為一種復(fù)合多晶材料，它的主要晶相組成成分為莫來(lái)石、石英、玻璃相和氣孔，從表面到內(nèi)部質(zhì)地、色彩完全相同，經(jīng)

9、久如新，具有花色品種多，選擇余地大等優(yōu)點(diǎn)，因此具有高強(qiáng)度、抗凍、抗折、耐磨、耐腐蝕、低膨脹系數(shù)、熱穩(wěn)定性好、美觀等特點(diǎn)，尤其是具有一定的規(guī)整外形尺寸和平整性，所以現(xiàn)在已成為世界上應(yīng)用最廣的一種高檔次的建筑陶瓷裝飾材料，被廣泛應(yīng)用于商場(chǎng)、醫(yī)院、賓館、影院、圖書(shū)館、居室等建筑的裝飾中 圖1.1陶瓷磚分類 陶瓷拋光磚是經(jīng)過(guò)輥道窯高溫?zé)傻模瑹珊罂赡艽嬖谧冃?、隱裂紋、尺寸偏差大、板坯表面不平、不直和彎曲大等多種缺陷。所以對(duì)于磚的棱邊尺寸要通過(guò)金剛石磨邊輪的加工達(dá)到尺寸要求，對(duì)表面經(jīng)過(guò)刮光校平、磨削、拋光使其能夠達(dá)到光滑如鏡的效果。圖1.2所示為陶瓷拋光磚機(jī)械加工工藝。圖1.2 陶瓷拋光磚加工工藝流程

10、 1.磨邊和倒棱角工序：磨邊工序用于去除陶瓷磚棱邊燒結(jié)成型的余量，是獲得較高精度的成品尺寸和棱邊質(zhì)量的工序，并確保產(chǎn)品的四邊垂直，達(dá)到棱邊尺寸的要求。倒棱角工序是對(duì)磚坯進(jìn)行45倒角，以免后續(xù)工序中碰裂玻化磚的棱邊，或者損傷金剛石磨塊，降低加工廢品率和提高加工設(shè)備的安全及壽命系數(shù)；另外對(duì)成品的美觀和安全性來(lái)說(shuō)，倒棱角也是必不可少的。 磨邊與倒棱角工序用到的金剛石磨邊輪直接安裝在高速運(yùn)轉(zhuǎn)電機(jī)軸上，如圖1.3所示，1.4為倒角裝置。磨邊輪是在其金屬圓盤(pán)基體上焊接通過(guò)高溫、高壓燒結(jié)的金剛石粉末混合劑節(jié)塊而成的，節(jié)塊環(huán)狀分布在金屬圓盤(pán)面最大直徑處，以獲得最高的線速度；節(jié)塊間留有間隔以便排屑。圖1.3金剛

11、石工具圖1.4 磨邊倒角裝置 2.刮光校平工序：因?yàn)閽伖獯u在輥道窯中經(jīng)過(guò)高溫?zé)Y(jié)會(huì)出現(xiàn)不同程度的變形和表面硬化，此工序是通過(guò)一組金剛石濃度和粒度不同的金剛石滾輪的磨削加工，將陶瓷拋光磚校正出一個(gè)較平整的平面，并磨去一定厚度的硬化層和余量，以提高拋光工序磨塊的工作效率、質(zhì)量和使用壽命等。滾輪是一個(gè)在直徑和長(zhǎng)度方向上，把金剛石節(jié)塊按螺旋升角為40左右的螺旋線焊接在金屬圓柱體上而成的（圖1.4所示），金剛石滾輪與陶瓷磚之間是一種線接觸，這樣保證滾輪在旋轉(zhuǎn)過(guò)程中始終與陶瓷磚保持連續(xù)接觸，不會(huì)間斷，保證磨削過(guò)程的平穩(wěn)性，在同一條螺旋線方向上相鄰的刀頭之間有一微小間隙，這一間隙起著通過(guò)冷卻液的作用。螺旋線

12、一般為5條，金剛石滾輪的規(guī)格是根據(jù)刮平機(jī)和所要刮平的拋光磚尺寸確定，目前主要分為 300mm，500mm，600mm，800mm，1000mm，1200mm等長(zhǎng)度不同的滾輪。通過(guò)刮平定厚使得拋光磚能夠通過(guò)拋光達(dá)到所要求的表面質(zhì)量。在此工序刮平效果好，則拋光磚表面光潔度就高；反之，則不僅消耗后續(xù)工序的碳化硅拋光磨具，而且陶瓷拋光磚的表面光潔度也很低。所以滾輪質(zhì)量的好壞對(duì)拋光磚的最終質(zhì)量起著舉足輕重的作用。 3.磨削拋光工序：在此工序中采用的是樹(shù)脂結(jié)合劑的拋光磨塊，通過(guò)輸送帶輸送刮平后的陶瓷磚縱向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，磨機(jī)橫梁的橫向往復(fù)移動(dòng)以及磨頭主軸自身的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)復(fù)合而成的三元復(fù)合運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)磨頭對(duì)拋光磚坯表面

13、的拋光運(yùn)動(dòng)。磨拋機(jī)裝有多個(gè)磨頭，輸送帶上拋光磚依次通過(guò)每個(gè)磨頭進(jìn)行恒壓力磨拋加工，磨頭上磨具的磨料粒度依次遞減。通常采用菱苦土磨具進(jìn)行磨削加工，部分企業(yè)也采用不飽和樹(shù)脂磨具拋光拋光磚。在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，拋光磚的加工過(guò)程采用流水線作業(yè)，如1.1中所述的拋光磚的加工工藝過(guò)程，把拋光磚放在傳送帶上，依靠橡膠傳送帶吸附陶瓷磚，首先經(jīng)過(guò)磨邊倒角機(jī)上（圖1.4）幾組帶有直角校正裝置的磨邊輪磨削棱邊控制邊長(zhǎng)尺寸，每一組有2個(gè)磨邊輪分別放在陶瓷磚的兩側(cè)同時(shí)磨削拋光磚，可以使得陶瓷磚保持平衡，并通過(guò)倒角輪進(jìn)行倒角，防止陶瓷磚在后序加工時(shí)崩邊，然后旋轉(zhuǎn)陶瓷磚九十度，通過(guò)另外幾組磨邊輪及倒角輪磨削陶瓷磚的另外兩邊控

14、制棱邊尺寸，磨削棱邊后利用刮平定厚機(jī)（圖1.5）對(duì)陶瓷磚表面進(jìn)行剛性銑刮加工，校平陶瓷磚在燒結(jié)過(guò)程中產(chǎn)生的彎曲變形等缺陷，接著再利用拋光機(jī)拋光陶瓷磚表面，經(jīng)過(guò)風(fēng)干、防污及質(zhì)量檢測(cè)等工序，最后包裝入庫(kù)。圖1.4磨邊倒角機(jī)圖1.5刮平定厚機(jī)1.2金剛石工具金剛石具有極高的硬度和耐磨性，其顯微硬度達(dá)到10000hv，是目前已知的最硬的物質(zhì)。使用金剛石工具磨削拋光加工陶瓷拋光磚表面是實(shí)現(xiàn)表面高質(zhì)量的最基本加工方法。陶瓷拋光磚加工所用金剛石刀具的制造工藝流程見(jiàn)圖1.6所示。圖1.6 金剛石工具加工工藝 金剛石工具從構(gòu)成上通常包括人造金剛石、胎體材料、鋼基體三個(gè)部分，其中胎體與金剛石之間的結(jié)合強(qiáng)度、胎體材

15、料本身的力學(xué)性能、胎體與鋼基體的焊接結(jié)合強(qiáng)度等是影響金剛石工具使用性能和壽命的重要因素。金剛石工具的制造，主要是關(guān)于配方即金剛石的濃度、粒度以及金屬胎體成分等的選擇上，另外熱壓燒結(jié)時(shí)的燒結(jié)溫度、壓力、保溫時(shí)間等方面對(duì)金剛石工具的使用性能和壽命都有很大的影響。我國(guó)是陶瓷拋光磚的生產(chǎn)大國(guó)，隨著市場(chǎng)的完善，對(duì)陶瓷磚類型和品質(zhì)的要求也越來(lái)越高，使用金剛石工具磨削拋光加工陶瓷拋光磚表面是實(shí)現(xiàn)表面高質(zhì)量的最基本的加工方法。最初我國(guó)使用的金剛石工具主要是依賴于從意大利進(jìn)口，價(jià)格十分昂貴，近幾年國(guó)內(nèi)許多單位開(kāi)展了該類產(chǎn)品的研制工作，使金剛石工具逐步實(shí)現(xiàn)了國(guó)產(chǎn)化，從而降低了陶瓷?；u的加工成本，但在加工質(zhì)量上仍

16、然需要進(jìn)一步提高。而且仍然有許多制造商只是停留在對(duì)國(guó)外產(chǎn)品配方進(jìn)行成分分析后的一種仿制，對(duì)金剛石工具的工作機(jī)理缺乏了解和分析，很難真正結(jié)合我國(guó)的原材料以及設(shè)備的現(xiàn)狀來(lái)開(kāi)發(fā)高質(zhì)量的金剛石工具產(chǎn)品。同時(shí)還有很多生產(chǎn)廠家在加工過(guò)程中仍采用與加工花崗巖類似的工藝，忽視了拋光磚是經(jīng)過(guò)高溫高壓燒制而成的，在組織結(jié)構(gòu)、力學(xué)性能等方面與大理石和花崗巖有明顯的差異，所以石材加工用磨削工具和加工工藝不適用于加工拋光磚。企業(yè)中目前使用的金剛石工具在加工拋光磚過(guò)程中存在使用性能較差，壽命低，刀具早期失效等缺點(diǎn)，造成金剛石浪費(fèi)較嚴(yán)重，不僅提高了生產(chǎn)成本，也影響了陶瓷磚的最終表面質(zhì)量，所以研究金剛石工具的陶瓷磚磨削技術(shù)，

17、降低陶瓷磚的加工成本，已成為金剛石工具制造商和用戶關(guān)注的重要課題。這一切均要求對(duì)陶瓷磚的磨削加工進(jìn)行系統(tǒng)深入的研究，為制造和應(yīng)用適用于加工拋光磚的金剛石工具提供理論基礎(chǔ)。1.3本課題要研究或解決的問(wèn)題和擬采用的研究手段（途徑）： 為了能夠?qū)崿F(xiàn)研究用金剛石工具加工陶瓷磚的目的，在了解了加工陶瓷磚生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的拋光線流程，以及刀具的位置和裝夾及控制方法后，利用pro/engineer軟件對(duì)石材實(shí)驗(yàn)機(jī)各個(gè)部件建立模型并在此模型的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)用金剛石加工瓷磚的過(guò)程進(jìn)行三維動(dòng)畫(huà)模擬仿真功能，最后對(duì)金剛石滾筒結(jié)構(gòu)進(jìn)行仿真優(yōu)化。對(duì)磨削機(jī)的工作臺(tái)、工作臺(tái)傳動(dòng)組件、機(jī)架、磨機(jī)組件、鋸機(jī)組件、刮平機(jī)組件等零件建立模型，

18、最后把各個(gè)模塊有機(jī)組合成一個(gè)整體實(shí)現(xiàn)模擬仿真。1 磨邊部分的建模 （1） 對(duì)各部分零件進(jìn)行建模，包括磨邊輪、電機(jī)、升降裝置（水平方向，垂直方向燕尾升降臺(tái)）、工作臺(tái)、夾具進(jìn)行機(jī)械部分的建模。 （2） 對(duì)建模后的零件進(jìn)行結(jié)構(gòu)裝配，裝配為一個(gè)磨邊部分模塊。2 鋸切部分的建模（1） 對(duì)各部分零件進(jìn)行建模，包括鋸片、電機(jī)、升降裝置（水平方向，垂直方向燕尾升降臺(tái)）、工作臺(tái)，夾具進(jìn)行機(jī)械部分的建模。（2） 對(duì)建模后的零件進(jìn)行結(jié)構(gòu)裝配，裝配為一個(gè)鋸切部分模塊。3 刮平部分的建模（1） 對(duì)各部分零件進(jìn)行建模，包括刮刀（滾輪）、電機(jī)、升降裝置（水平方向，垂直方向燕尾升降臺(tái)）、工作臺(tái)，夾具進(jìn)行機(jī)械部分的建模。 （2

19、）對(duì)建模后的零件進(jìn)行結(jié)構(gòu)裝配，裝配為一個(gè)刮平部分模塊。1.4本課題的研究目的和意義金剛石工具在使用過(guò)程中的各項(xiàng)性能和改進(jìn)過(guò)程中的優(yōu)劣對(duì)比需要通過(guò)生產(chǎn)實(shí)際的使用，如果在生產(chǎn)線上進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，得出的數(shù)據(jù)會(huì)很準(zhǔn)確，但是對(duì)生產(chǎn)會(huì)造成一定的影響，同時(shí)不一定能夠完全符合改進(jìn)過(guò)程中的實(shí)驗(yàn)條件，例如研究加工工藝參數(shù)的影響時(shí)，要改變磨削深度、進(jìn)給速度等，在生產(chǎn)線上不能夠很快實(shí)現(xiàn)。所以為了達(dá)到研究目的以及實(shí)驗(yàn)過(guò)程及結(jié)果的完整性，要設(shè)計(jì)制造一臺(tái)能夠模仿實(shí)際生產(chǎn)狀況的機(jī)床，而且能夠滿足實(shí)驗(yàn)要求。在了解了實(shí)際生產(chǎn)線中的磨邊機(jī)、刮平定厚機(jī)等的運(yùn)動(dòng)情況以及工作狀態(tài)等情況后，對(duì)實(shí)驗(yàn)機(jī)床提出了一個(gè)設(shè)想。 多功能試驗(yàn)機(jī)床具有三大功能

20、：1磨邊功能，2鋸切，切槽功能，3滾筒磨平邊功能。 使用三維軟件對(duì)使用機(jī)床進(jìn)行實(shí)體建模和模擬仿真，通過(guò)模擬機(jī)床的加工運(yùn)動(dòng)過(guò)程，可以更加清晰明了地了解和掌握陶瓷加工機(jī)的加工機(jī)理，從而能更好地進(jìn)行參數(shù)優(yōu)化，改進(jìn)加工機(jī)，進(jìn)而能更好地研究金剛石刀具加工陶瓷磚的加工工藝技術(shù)，達(dá)到提高加工效率，節(jié)省能耗，降低陶瓷磚的加工成本的目的。2 pro/engineer的簡(jiǎn)介2.1 pro/engieer的相關(guān)介紹 1985年，ptc公司成立于美國(guó)波士頓，開(kāi)始參數(shù)化建模軟件的研究。1988年，v1.0的pro/engineer誕生了。經(jīng)過(guò)10余年的發(fā)展，pro/engineer已經(jīng)成為三維建模軟件的領(lǐng)頭羊。目前已經(jīng)

21、發(fā)布了pro/engineer2000i2。ptc的系列軟件包括了在工業(yè)設(shè)計(jì)和機(jī)械設(shè)計(jì)等方面的多項(xiàng)功能，還包括對(duì)大型裝配體的管理、功能仿真、制造、產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理等等。pro/engineer還提供了目前所能達(dá)到的最全面、集成最緊密的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)環(huán)境。下面就pro/engineer的特點(diǎn)及主要功能進(jìn)行簡(jiǎn)單的介紹。1 全相關(guān)性：pro/engineer的所有模塊都是全相關(guān)的。這就意味著在產(chǎn)品開(kāi)發(fā)過(guò)程中某一處進(jìn)行的修改，能夠擴(kuò)展到整個(gè)設(shè)計(jì)中，同時(shí)自動(dòng)更新所有的工程文檔，包括裝配體、設(shè)計(jì)圖紙，以及制造數(shù)據(jù)。全相關(guān)性鼓勵(lì)在開(kāi)發(fā)周期的任一點(diǎn)進(jìn)行修改，卻沒(méi)有任何損失，并使并行工程成為可能，所以能夠使開(kāi)發(fā)后期的一些

22、功能提前發(fā)揮其作用。2 基于特征的參數(shù)化造型：pro/engineer使用用戶熟悉的特征作為產(chǎn)品幾何模型的構(gòu)造要素。這些特征是一些普通的機(jī)械對(duì)象，并且可以按預(yù)先設(shè)置很容易的進(jìn)行修改。例如：設(shè)計(jì)特征有弧、圓角、倒角等等，它們對(duì)工程人員來(lái)說(shuō)是很熟悉的，因而易于使用。 3 裝配、加工、制造以及其它學(xué)科都使用這些領(lǐng)域獨(dú)特的特征。通過(guò)給這些特征設(shè)置參數(shù)（不但包括幾何尺寸，還包括非幾何屬性），然后修改參數(shù)很容易的進(jìn)行多次設(shè)計(jì)疊代，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)。4 數(shù)據(jù)管理：加速投放市場(chǎng)，需要在較短的時(shí)間內(nèi)開(kāi)發(fā)更多的產(chǎn)品。為了實(shí)現(xiàn)這種效率，必須允許多個(gè)學(xué)科的工程師同時(shí)對(duì)同一產(chǎn)品進(jìn)行開(kāi)發(fā)。數(shù)據(jù)管理模塊的開(kāi)發(fā)研制，正是專門(mén)用于

23、管理并行工程中同時(shí)進(jìn)行的各項(xiàng)工作，由于使用了pro/engineer獨(dú)特的全相關(guān)性功能，因而使之成為可能。5 裝配管理：pro/engineer的基本結(jié)構(gòu)能夠使您利用一些直觀的命令，例如“嚙合”、“插入”、“對(duì)齊”等很容易的把零件裝配起來(lái)，同時(shí)保持設(shè)計(jì)意圖。高級(jí)的功能支持大型復(fù)雜裝配體的構(gòu)造和管理，這些裝配體中零件的數(shù)量不受限制。6 易于使用：菜單以直觀的方式聯(lián)級(jí)出現(xiàn)，提供了邏輯選項(xiàng)和預(yù)先選取的最普通選項(xiàng)，同時(shí)還提供了簡(jiǎn)短的菜單描述和完整的在線幫助，這種形式使得容易學(xué)習(xí)和使用。 pro/engineer功能如下：1特征驅(qū)動(dòng)（例如：凸臺(tái)、槽、倒角、腔、殼等）；2參數(shù)化（參數(shù)=尺寸、圖樣中的特征、

24、載荷、邊界條件等）；3通過(guò)零件的特征值之間，載荷/邊界條件與特征參數(shù)之間（如表面積等）的關(guān)系來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)。4 支持大型、復(fù)雜組合件的設(shè)計(jì)(規(guī)則排列的系列組件，交替排列，proprogram 的各種能用零件設(shè)計(jì)的程序化方法等)。5貫穿所有應(yīng)用的完全相關(guān)性(任何一個(gè)地方的變動(dòng)都將引起與之有關(guān)的每個(gè)地方變動(dòng))。其它輔助模塊將進(jìn)一步提高擴(kuò)展 proengineer的基本功能。先進(jìn)的設(shè)計(jì)特征擴(kuò)展了pro/engineer包括下列特征的特征庫(kù)的能力：1 殼：產(chǎn)生各種“空心”實(shí)體，提供可變壁厚。2 復(fù)雜拱形面：生成帶有適合不同外形表面的實(shí)體模型。3三維掃描：沿著3d曲線掃描外形以生成雕刻狀實(shí)體模型。4 薄壁特

25、征：很容易地生成各種“薄壁”特征。5 復(fù)雜混和：以一種非平行或旋轉(zhuǎn)的方式(“復(fù)畫(huà)”)將各種外形混合在一起。6 組合零件：將二個(gè)零件組臺(tái)成一個(gè)或?qū)⒁粋€(gè)零件從另一個(gè)中去掉形成一個(gè)腔。7 混和/掃描：沿著一個(gè)示意軌跡的路徑混合各種外形。8 開(kāi)槽特征：將2d圖投影到任何3d表面以形成一個(gè)裝飾幾何體。9 偏置面：將一個(gè)2d外形面投影到任何外表面以生成一個(gè)上升或下降特征，該 特征表面與原外表面有一個(gè)偏差。2.2 本課題所使用到的pro/engineer功能 金剛石工具加工陶瓷磚過(guò)程模擬仿真是通過(guò)pro-e三維制圖軟件來(lái)模擬仿真陶瓷磨削機(jī)的加工過(guò)程。過(guò)程包括磨邊、刮平、鋸切、切槽。需要根據(jù)磨削實(shí)驗(yàn)機(jī)基本數(shù)據(jù)

26、進(jìn)行作圖，如傳動(dòng)系統(tǒng)，殼體的尺寸等，并且需要能使每個(gè)功能都可以獨(dú)立的演示，能夠把每個(gè)進(jìn)給動(dòng)作表達(dá)清楚。其中分別用到了pro-e的零件建模，裝配，和運(yùn)動(dòng)仿真功能。1建模：零件模板是零件設(shè)計(jì)的重要參照，它除了可以包含一些設(shè)計(jì)基準(zhǔn)和視圖方向之外，更重要的是可包含零件模塊的一些特性參數(shù)。通過(guò)草繪零件并通過(guò)拉伸、旋轉(zhuǎn)、掃描、混合、螺旋等特征功能來(lái)實(shí)現(xiàn)零件的造型。2裝配：利用組建模塊提供的基本裝配工具和其他工具可以將設(shè)計(jì)好的零件按照指定的裝配關(guān)系放置在一起，從而形成組件。放置時(shí)通過(guò)設(shè)置約束實(shí)現(xiàn)，其中約束類型有：自動(dòng)、匹配、對(duì)齊、插入、坐標(biāo)系、相切、線上點(diǎn)和曲面上點(diǎn)等。3仿真：pro/engineer系統(tǒng)提

27、供了機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)仿真功能，其中的運(yùn)動(dòng)學(xué)分析模塊可以進(jìn)行裝配的運(yùn)動(dòng)學(xué)分析和仿真，使得原來(lái)在二維圖樣上難以表達(dá)和設(shè)計(jì)的運(yùn)動(dòng)變得非常直觀和易于修改，并且能夠大大簡(jiǎn)化機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)過(guò)程，縮短其開(kāi)發(fā)周期，減少開(kāi)發(fā)費(fèi)用，同時(shí)提高產(chǎn)品質(zhì)量，運(yùn)動(dòng)仿真的結(jié)果不但可以以動(dòng)畫(huà)的形式表現(xiàn)出來(lái)，還可以參數(shù)的形式輸出，從而可以獲知零件之間是否干涉，干涉的體積有多大等。用戶可以根據(jù)仿真結(jié)果對(duì)所涉及的零件進(jìn)行修改。機(jī)械運(yùn)動(dòng)仿真總體上可以分為六個(gè)部分：創(chuàng)建圖元、檢測(cè)模型、添加建模圖元、準(zhǔn)備分析、分析模型和獲取結(jié)果。研究所施加的力對(duì)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的影響，需要根據(jù)電動(dòng)機(jī)所施加的力及其位置、速度或加速度來(lái)定義電動(dòng)機(jī)。除進(jìn)行位置和運(yùn)動(dòng)分析外

28、，還可運(yùn)行動(dòng)態(tài)、靜態(tài)和力平衡分析。也可以創(chuàng)建測(cè)量、以監(jiān)測(cè)連接點(diǎn)上的力以及點(diǎn)、頂點(diǎn)或運(yùn)動(dòng)軸的速度或加速度?？墒褂脵C(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)來(lái)移動(dòng)機(jī)構(gòu)，并可對(duì)其進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析。在機(jī)構(gòu)動(dòng)態(tài)中，可以應(yīng)用電動(dòng)機(jī)來(lái)生成要進(jìn)行研究的運(yùn)動(dòng)類型，并可使用凸輪和齒輪擴(kuò)展設(shè)計(jì)。當(dāng)準(zhǔn)備好要分析運(yùn)動(dòng)時(shí)，可觀察并記錄分析，或測(cè)量諸如位置、速度、加速度或力等量，然后以圖形表示這些測(cè)量。也可以創(chuàng)建軌跡曲線和運(yùn)動(dòng)包絡(luò)，以用物理方法描述運(yùn)動(dòng)。3 試驗(yàn)機(jī)加工過(guò)程仿真模擬3.1 陶瓷加工試驗(yàn)機(jī)實(shí)驗(yàn)機(jī)床要能夠?qū)崿F(xiàn)生產(chǎn)線上的加工條件，并且能夠在一定范圍內(nèi)改變各種參數(shù)，從而能夠滿足提出的各種實(shí)驗(yàn)要求，實(shí)現(xiàn)工具進(jìn)一步的改進(jìn)。首先，在實(shí)驗(yàn)機(jī)床上要能夠?qū)崿F(xiàn)磨邊的功

29、能，即能夠?qū)崿F(xiàn)安裝磨邊輪并且磨削陶瓷磚的棱邊，在生產(chǎn)中的磨邊輪在磨削陶瓷磚之前就已經(jīng)根據(jù)陶瓷磚的磚坯尺寸定好每一組磨邊輪的位置及磨削量，所以磨邊輪只有旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。而在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，磨邊輪不僅要有旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，還要有橫向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，可以實(shí)現(xiàn)一塊陶瓷磚能夠連續(xù)重復(fù)磨削多次，不僅減少了實(shí)驗(yàn)用陶瓷磚的數(shù)量，而且減少了應(yīng)裝夾的次數(shù)，節(jié)約輔助時(shí)間，達(dá)到降低成本和實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)要求的目的。刀具的位置可以根據(jù)工件材料的尺寸進(jìn)行調(diào)節(jié)，即可以實(shí)現(xiàn)升降運(yùn)動(dòng)。其次，具有刮平定厚機(jī)的功能，生產(chǎn)線上的滾輪通過(guò)自身的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)與陶瓷磚之間的線接觸能夠?qū)崿F(xiàn)刮平功能，消除磚的變形和彎曲，而在實(shí)驗(yàn)機(jī)上不僅應(yīng)該具有生產(chǎn)線上所具有的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，同時(shí)要具

30、有在機(jī)床的垂直方向有進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)一塊陶瓷磚的多次刮平。同時(shí)為了增加實(shí)驗(yàn)機(jī)床的利用率，根據(jù)現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，希望增加鋸切功能，即在實(shí)驗(yàn)機(jī)能夠鋸切一定尺寸范圍內(nèi)的混凝土以及石材等材料，刀具要能夠?qū)崿F(xiàn)橫向進(jìn)給以及升降運(yùn)動(dòng)。此外通過(guò)安裝多個(gè)小鋸片，可以實(shí)現(xiàn)在陶瓷磚上切槽的功能。也就是說(shuō)，在一臺(tái)機(jī)床上能夠?qū)崿F(xiàn)磨邊、刮平、鋸切、切槽的功能6。圖3.1所示為機(jī)床的裝配示意圖，從圖中我們可以看到組合實(shí)驗(yàn)機(jī)床的主要安裝尺寸，以及各主要部件的連接和傳動(dòng)方式。圖3.1 組合實(shí)驗(yàn)機(jī)的裝配示意圖31.1試驗(yàn)機(jī)動(dòng)作與模擬仿真pro-e模擬仿真陶瓷磨削機(jī)過(guò)程如下：1.陶瓷磨削機(jī)建模。將各個(gè)零件通過(guò)拉伸、旋轉(zhuǎn)、鏡像、陣列等

31、建模功能做出。建模時(shí)將機(jī)床功能分為四部分：鋸切部分、磨邊輪部分、滾筒部分和地做工作臺(tái)部分。2.將各部分零件裝配成各個(gè)部分，按照實(shí)際工作情況通過(guò)不同的連接類型連接，如絲杠螺母的配合通過(guò)平面、槽的連接來(lái)實(shí)現(xiàn)；旋轉(zhuǎn)通過(guò)銷釘連接來(lái)實(shí)現(xiàn)；齒輪之間通過(guò)添加齒輪連接來(lái)實(shí)現(xiàn)。3.模擬仿真陶瓷磨削機(jī)運(yùn)動(dòng)動(dòng)作。包括：（1）磨邊功能：通過(guò)添加軸方向電機(jī)并設(shè)置其轉(zhuǎn)動(dòng)速度使其按照預(yù)定情況進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，磨邊輪機(jī)組的升降和橫向移動(dòng)通過(guò)添加旋轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)并設(shè)置合理的轉(zhuǎn)動(dòng)速度實(shí)現(xiàn)預(yù)定運(yùn)動(dòng)。（2）鋸切、切槽功能：通過(guò)添加軸方向電機(jī)并設(shè)置其轉(zhuǎn)動(dòng)速度使其按照預(yù)定情況進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，鋸切機(jī)組的升降和橫向移動(dòng)通過(guò)添加旋轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)并設(shè)置合理的轉(zhuǎn)動(dòng)速度實(shí)現(xiàn)

32、預(yù)定運(yùn)動(dòng)。（3）滾筒磨平面功能：通過(guò)添加軸方向電機(jī)并設(shè)置其轉(zhuǎn)動(dòng)速度使其按照預(yù)定情況進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，磨邊輪機(jī)組的升降通過(guò)添加旋轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)并設(shè)置合理的轉(zhuǎn)動(dòng)速度實(shí)現(xiàn)預(yù)定運(yùn)動(dòng)。32 工作臺(tái)的動(dòng)作實(shí)現(xiàn)3.2.1 動(dòng)力傳動(dòng)的實(shí)現(xiàn)工作臺(tái)的移動(dòng)通過(guò)齒輪齒條傳動(dòng)實(shí)現(xiàn)：一對(duì)錐齒輪將電動(dòng)機(jī)減速機(jī)水平軸0方向的動(dòng)力調(diào)整成豎直方向轉(zhuǎn)動(dòng)，并通過(guò)一組齒輪和齒條傳遞到加工平臺(tái)，并通過(guò)調(diào)整電機(jī)軸的旋轉(zhuǎn)方向?qū)崿F(xiàn)工作臺(tái)的正向與反向運(yùn)動(dòng)。其中錐齒輪如圖3.2所示： 圖3.2 錐齒輪 直齒輪如圖3.3所示： 圖3.3 直齒輪與軸軸承、軸套配合裝配在齒輪軸上后形成以下齒輪軸：裝配過(guò)程如圖3.4直齒輪軸承軸套錐齒輪 圖3.4 齒輪軸裝配過(guò)程齒輪軸

33、裝配圖如圖3.5所示：圖3.5 齒輪軸裝配圖減速機(jī)齒輪軸裝配過(guò)程圖如3.6所示：減速機(jī)齒輪軸錐齒輪 圖3.6 減速機(jī)齒輪軸裝配過(guò)程圖減速機(jī)齒輪軸裝配圖如圖3.7所示： 圖3.7 減速機(jī)輸出軸裝配圖3.2.2 工作臺(tái)的裝配工作臺(tái)組件包括：工作臺(tái)、導(dǎo)軌滑塊和齒條其中導(dǎo)軌滑塊如圖3.8所示；齒條如圖3.9所示：工作臺(tái)如圖3.10所示：圖3.8 導(dǎo)軌滑塊圖3.9 齒條 圖3.10 工作臺(tái)工作臺(tái)組件裝配圖如圖3.11所示：齒條導(dǎo)軌滑塊 圖3.11 工作臺(tái)組件機(jī)床底座如圖3.12所示：錐齒輪軸孔直齒輪軸孔導(dǎo)軌 圖3.12 工作臺(tái)底座工作臺(tái)齒輪軸孔裝配如圖3.13所示：圖3.13 底座齒輪軸孔裝配圖工作臺(tái)總

34、工作臺(tái)如3.14所示：減速軸齒輪軸底座工作臺(tái)組件圖3.14 工作臺(tái)總裝圖33 磨邊輪的動(dòng)作實(shí)現(xiàn)3.3.1 磨邊輪機(jī)組的各個(gè)零件圖（圖3.153.21） 磨邊輪如圖3.15所示圖3.15 磨邊輪 磨頭盤(pán)如圖3.16所示圖3.16 磨頭盤(pán) 主軸如圖3.17所示圖3.17 主軸 箱蓋如圖3.18所示圖3.18 箱蓋 箱體如圖3.19所示圖3.19 箱體 軸承如圖3.20所示圖3.20 軸承 電機(jī)如圖3.21所示圖3.21 電機(jī)磨邊輪裝配分解示意圖如圖3.22：軸承箱體箱蓋主軸磨頭盤(pán)磨邊輪圖3.23 磨邊輪裝配過(guò)程圖磨邊輪機(jī)組總裝配如圖3.24：圖3.25 磨邊輪機(jī)組總3.3.2 升降動(dòng)作升降動(dòng)作通過(guò)

35、絲杠螺母的配合實(shí)現(xiàn)，核心部件升降滑塊如圖3.17，前后面均有滑動(dòng)槽，使其能沿立柱的槽進(jìn)行升降，而且是磨邊輪橫梁在滑板上進(jìn)行橫向移動(dòng)，這種功能使得磨邊輪機(jī)組實(shí)現(xiàn)升降和橫移。 圖3.26 升降滑塊裝配過(guò)程：（1） 在立柱上裝上絲杠，在絲杠上裝上升降螺母如3.27所示：絲杠升降螺母立柱圖3.27 （2）將升降滑板固定在升降螺母上，通過(guò)四個(gè)螺釘連接，如圖3.28：升降滑板 圖3.293.3.3 橫向動(dòng)作橫向動(dòng)作同樣是通過(guò)絲杠螺母的配合實(shí)現(xiàn)，將橫移螺母裝在升降滑板上通過(guò)螺釘連接如3.20圖：橫移螺母圖3.30 裝上橫移螺母螺母再與一根橫向絲杠配合，并在絲杠上連接橫梁實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)橫向運(yùn)動(dòng)如圖3.31

36、：橫梁圖3.31 裝入橫移絲杠和橫梁在橫向移動(dòng)的梁上裝上磨邊輪機(jī)組，如圖3.32：磨邊輪機(jī)組圖3.32 磨邊輪機(jī)組裝配圖34 鋸切的動(dòng)作實(shí)現(xiàn)3.4.1 鋸切機(jī)組鋸切機(jī)組裝配費(fèi)解示意圖如圖3.33：軸承箱體箱蓋主軸圓鋸片圖3.33 鋸切機(jī)組分解裝配圖鋸切機(jī)組裝配圖3.34：圖3.34 鋸切機(jī)組裝配圖3.4.2 升降動(dòng)作與橫向動(dòng)作：鋸切機(jī)組的升降和橫移動(dòng)作的實(shí)現(xiàn)同磨邊輪機(jī)組，裝入鋸切機(jī)組，總裝圖如3.35：圖3.35 鋸切機(jī)組總裝圖35 滾筒的動(dòng)作實(shí)現(xiàn)3.5.1 滾筒機(jī)組滾筒裝配分解示意圖如圖3.36：主軸皮帶輪軸承箱體滾筒箱蓋端蓋圖3.36 滾筒裝配過(guò)程圖滾筒機(jī)組裝配總圖如圖3.37：圖3.37

37、 滾筒總裝圖3.5.2 升降動(dòng)作升降動(dòng)作是通過(guò)絲杠螺母配合實(shí)現(xiàn)的，立柱上固定有螺母如圖3.38，升降滑板上連接有絲杠如圖3.39。立柱升降滑塊絲杠升降螺母鑲條 圖3.38 立柱組件 圖3.39 升降滑板組件配合完成了滾筒的升降動(dòng)作，總裝圖如3.40： 圖3.40 滾筒升降圖3.5.3 動(dòng)力傳遞動(dòng)力傳遞是通過(guò)皮帶輪傳遞的，電動(dòng)機(jī)與滾筒共同固定在升降滑板上并通過(guò)皮帶傳動(dòng)方式傳遞動(dòng)力，如3.41圖所示： 圖3.41 滾筒動(dòng)力傳遞滾筒總裝圖，如圖3.42：圖3.42 滾筒機(jī)組總裝圖 總結(jié) 這次艱難的畢業(yè)設(shè)計(jì)終于要?jiǎng)澤暇涮?hào)了，我的題目是用三維制圖軟件proe來(lái)仿真模擬陶瓷加工機(jī)床的加工過(guò)程的各個(gè)動(dòng)作。這次畢業(yè)設(shè)計(jì)綜合運(yùn)用到了大學(xué)四年所學(xué)的知識(shí)，如金屬切削機(jī)床，制造工藝學(xué)，刀具原理等相關(guān)學(xué)科，因此要想做好這個(gè)課題，必須要有扎實(shí)豐富的理論知識(shí)。加上之前我沒(méi)有學(xué)習(xí)過(guò)pro-e軟件，更是難上加難，所以這次設(shè)計(jì)對(duì)我來(lái)說(shuō)是個(gè)前所未有的挑戰(zhàn)。這個(gè)學(xué)期一開(kāi)學(xué)，我就一直在進(jìn)行軟件學(xué)習(xí)，盡管這個(gè)過(guò)程占用了我大半時(shí)間，但磨刀不誤砍柴工，我后期的實(shí)體建模比較順手。在這次設(shè)計(jì)中遇到了許多問(wèn)題，首先，是要熟悉一個(gè)對(duì)我來(lái)說(shuō)完全陌生機(jī)床的工作原理和各個(gè)零件的尺寸及功能。是一個(gè)很大的障礙，這方面，成老師給我提供了很大的幫助，她耐心詳細(xì)地給我講解分析，直到我弄懂搞明白為止，不厭其煩。再次，pro-e是一款功能強(qiáng)