文档介绍：CAD/CAM在精锻直齿锥齿轮加工过程中的应用
本文概述了 CAD/CAM 在精锻锥齿轮加工过程中的应用,重点介绍了运用 Pro/E 对锥齿轮以及模具电极、夹具电极、标准轮的实体建模和应用 Powermill 对上述造型的数控编程加工。
1、引言
    汽车后桥直齿锥齿轮采用精密锻造成形工艺。作为一种少无切削加工工艺,在国内汽车生产中已获得普遍使用,只在精度高的场合保留切削工艺。我厂生产的 457 桥的半轴齿轮和行星齿轮必须采用精锻工艺制造才能满足产品图纸要求。齿轮的模具电极也无法采用精密刨齿机加工,只有通过 CAD/CAM 一体化完成对模具电极的加工,再利用电火花成型工艺加工齿轮模具.
    2、运用 Pro/E 对齿轮零件以及齿轮模具电极、夹具电极、标准轮的实体建模
    首先运用齿轮设计原理,对齿轮产品图纸信息进行转化和分析,尽量掌握产品设计师的设计思想,计算出齿轮的高度变位系数( x )、切向变位系数( x S )、基圆半径( d b )、当量齿数( Zv )等参数。接着根据加工工艺对齿轮锻件、模具电极、夹具电极(机加时以齿面定位的夹具所用电极)以及标准轮(齿轮配对检查齿侧间隙时用)进行设计。图 1 为 457 桥半轴齿轮产品简图。
 
图 1 457 半轴齿轮产品图 
图 2 大小端齿形曲线
    、齿轮实体建模的过程
    a 、齿轮大端与小端的渐开线曲线的生成
    利用曲线—从方程选项,指定坐标系,输入方程式,生成所需要的渐开线。
    以下为渐开线方程式:
r0=r b
t0=t*60
x0=(cos(t0)+t0*pi/180*(sin(t0)))*r0
y0=(sin(t0)-t0*pi/180*(cos(t0)))*r0
theta=-(tan(alpha)-alpha*pi/180)*180/pi-90/Z V
x=x0*cos(theta)-y0*sin(theta)
y=x0*sin(theta)+y0*cos(theta)
z=0 式中 alpha —齿轮压力角
r b —基圆半径
    b 、对渐开线曲线进行镜像,运用曲线—草绘选项,绘制大小端齿形曲线(如图 2 ),然后使用曲面—高级—边界,选取大小端齿形曲线,建立齿形曲面,对此曲面进行复制、阵列等一系列操作,就完成了齿轮的实体建模。模具电极和夹具电极的建模过程与此大同小异。图 3 、 4 分别为半轴齿轮和行星齿轮的三维造型,图 5 为模具电极的三维造型。
 
图 3 半轴齿轮
图 4 行星齿轮
图 5 模具电极 
图 6 机械仿真
    c 、进入 Pro/Mechanism 模块对差速器进行机构运动仿真
    机构仿真技术就是用户通过对机构添加运动副驱动器,使其运动起来,以实现机构的运动模拟。把两个半轴轮与四个行星轮装配在一起进入 Pro/Mechanism 模块,运用机构的后处理功能对其进行运动轨迹、位移、干涉以及齿面间隙的分析。图 6 为差速器机械仿真过程中的图形。
3 、模具电极、夹具电极与标准轮的数控编程加工
    PowerMILL 软件
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