【摘要】通過對數控機床結構的深入研究，以小型數控機床傳動為切入點，設計一種小型數控鉆銑床的主軸箱，并利用UG軟件CAD、CAE模塊進行輔助設計，簡化設計過程。本文詳細演示該主軸箱的設計流程。

　　【關鍵詞】UG;機械設計;數控銑鉆床;主軸箱;受力仿真

　　隨著我國科學技術的不斷發展,計算機技術在工業生產中得到了廣泛應用。計算機輔助設計是工業設計中的重要手段，通過相應的軟件可以輕松實現各種復雜實體及造型的建構，并且能夠進行仿真模擬，確保在工業產品設計完成以后,符合設計要求。數控機床是數控控制機床的簡稱。數控機床廣泛用于機械制造行業，是一種柔性的、高效能的自動化機床。

　　數控論文范例：中職數控銑床實訓教學的思考和認識

　　數控機床代表了現代機床控制技術的發展方向。通過對數控機床結構的深入研究，以小型數控機床傳動為切入點，運用UG軟件設計了一種小型數控鉆銑床的主軸箱。文章通過分析在主軸箱設計過程中，總結了使用UG軟件的具體設計、建模和分析的流程與技巧，探究如何更好的在產品設計過程使用UG軟件。

　　1銑鉆床主軸箱設計要求

　　機床主軸箱要求為最大輸出功率1.5KW，最大輸出扭矩18N⋅m，主軸最高轉速3000r/min，最大切削速度2000mm/min。機床的主傳動系一般由動力源、變速裝置及執行件，以及開停、換向和制動機構等部分組成。為了在變速范圍內恒功率和恒轉矩，也為了得到較大的變速范圍，本設計選擇了無級變速電動機加上機械分級變速裝置作為主傳動方案。主傳動系統的傳動方式采用集中傳動，即主傳動系的全部傳動和變速機構集中裝在同一個主軸箱內。這樣的傳動方式可以使主軸箱結構緊湊，便于實現集中操縱，安裝調整方便。主軸箱結構設計流程如圖所示，主要流程為主傳動設計、齒輪設計、傳動軸設計。通過繪制各零件圖，并通過UG進行三維建模和結構分析等手段對其進行分析，直到最終定型。

　　2主傳動系統的設計

　　2.1電動機選擇

　　近年來，由于伺服電機制造技術和電子制造技術的發展，采用變頻變速的交流伺服電動機的變速系統以其性能好、無電刷、故障少、可靠度高，在機床中應用日益受到重視，成為機床調速系統發展的主流方向。本設計的電氣傳動方案為交流伺服電動機搭配伺服驅動器。

　　3直齒齒輪傳動的設計計算

　　選取傳動比1∶2.5，齒數為22、56的齒輪組傳動開展設計。(1)選擇材料和處理方法，確定許用應力小齒輪：17CrNiMo6，滲透淬火，54~62HRC;大齒輪：37SiMn2MoV，表面淬火，50~55HRC。根據小齒輪齒面硬度58HRC和大齒輪齒面硬度52HRC，查得齒面接觸疲勞極限應力為：σHlim1=1500MPa，σHlim2=1180MPa;查得輪齒彎曲疲勞極限應力為：σFE1=850MPa，σFE2=720MPa。

　　4軸的設計

　　4.1初選軸的最小直徑

　　選取45號鋼為軸的材料，調質處理。取A0=110，[τT]=24×45MPa,硬度為217~255HBW，查得[σ-1]=60MPa。電機軸與輸入軸聯軸器型號為LT5。輸入軸最小直徑dI⩾A0PIn3=110×2.8220003=12.33mm，考慮到聯軸器的影響，選取dI=25mm。中間軸最小直徑dⅡ⩾A0PⅡn3=110×2.638003=16.36mm，考慮到軸承的影響，選取dⅡ=30mm。主軸最小直徑dⅢ⩾A0PⅢn3=110×2.352343=23.73mm,選取dⅢ=42mm。在借助UG軟件對輸入進行有限元分析時，按照以下流程進行：(1)建立輸入軸的有限元模型，將輸入軸拆分為有限個可用簡單的數學模型描述的單元;(2)設定輸入軸的材料屬性以及載荷情況;(3)加載NXNastran求解器并進行仿真運算;(4)分析仿真結果，得出結論。

　　5主軸箱內部結構

　　在布置主軸箱軸系時，首先確定軸系在主軸箱上的位置，然后確定主軸的位置。主軸在主軸箱的位置確定后，其他各軸可以根據上面計算出來的各齒輪傳動組的中心距來確定。其他標準件的建�？梢酝ㄟ^UG附帶的重用庫直接調用相應的標準件，大大減少設計人員的建模工作量。

　　6結語

　　本文針對數控機床主軸箱的結構設計進行了分析，通過繪制各零件圖、利用UG軟件進行三維建模及結構分析等手段進行輔助設計。從上述設計過程可以看出，UG軟件的確可以為設計人員提供很大的幫助，在改進設計方法的同時提高了產品的設計水平和設計質量，大大縮短了產品的研發周期，加快產品的技術創新。

　　參考文獻

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　　[2]劉瑩,吳宗澤.機械設計教程(第2版)[M].北京:機械工業出版社,2007.

　　[3]張新義.經濟型數控機床系統設計[M].北京:機械工業出版社,1994.

　　作者：李彬文，李華川