proe齒輪減速器實體造型設(shè)計及數(shù)控加工

2013-07-25 by:ProE/Croe培訓中心來源:仿真在線

一、引言

減速器是應(yīng)用于原動機和工作機之間的獨立傳動裝置,具有結(jié)構(gòu)緊湊、傳動效率較高、傳遞運動準確可靠、使用維護方便和可成批生產(chǎn)等特點。

傳統(tǒng)的減速器手工設(shè)計通常采用二維工程圖表示三維實體模型的做法。這種做法不僅不能以三維實體模型直觀逼真地顯現(xiàn)出減速器的結(jié)構(gòu)特征,而且對于一個視圖上某一尺寸的修改,不能自動反映在其他對應(yīng)視圖上。同時,用這種方法生成的模型幾何數(shù)據(jù)不能直接用于計算機數(shù)控加工(CNC)、模具設(shè)計、有限元分析和機構(gòu)運動分析中。并且要做大量分析與計算,因而費工費時,設(shè)計效率低。

proeNGINEER作為參數(shù)化CAD/CAM軟件系統(tǒng)的代表,實現(xiàn)了產(chǎn)品零件從概念設(shè)計到制造全過程的一體化,提供了以參數(shù)化特征實體造型為基礎(chǔ),部件間的關(guān)聯(lián)設(shè)計、共享數(shù)據(jù)庫和專家系統(tǒng)知識等技術(shù),是集產(chǎn)品設(shè)計、分析和制造一體化的CAD/CAE/CAM軟件平臺。它使產(chǎn)品在CAD/CAE/CAM各單元系統(tǒng)之間實現(xiàn)了數(shù)據(jù)的自動傳遞與無縫轉(zhuǎn)換和集成,在CAE/CAM系統(tǒng)順利接受CAD系統(tǒng)建立的三維模型,基于統(tǒng)一數(shù)據(jù)庫基礎(chǔ)上同步更新。同時,它保證產(chǎn)品、模具設(shè)計、產(chǎn)品及模具的數(shù)控加工的刀具軌跡及NC加工代碼數(shù)據(jù)自動更新,避免了重復產(chǎn)品設(shè)計建模和NC數(shù)控編程的工作,實現(xiàn)了CAD/CAE/CAM數(shù)據(jù)的全相關(guān)性設(shè)計。

隨著社會以及工業(yè)技術(shù)的不斷發(fā)展,當前數(shù)控加工機床不斷普及、數(shù)控加工技術(shù)日益成熟,現(xiàn)有標準減速器也可以充分利用CAD/CAM軟件進行幾何造型建模,利用上述數(shù)控設(shè)備加工,這對現(xiàn)有標準減速器生產(chǎn)質(zhì)量和效率的提高,有很大的現(xiàn)實意義。

二、直齒圓柱齒輪三維實體模型創(chuàng)建

1.技術(shù)要求及軟件選用

以一級圓柱齒輪減速器作為研究對象,通過運動分析、力學分析等,計算得出的結(jié)構(gòu)性能參數(shù)列入表中。

該減速器主要由主動齒輪軸系、從動齒輪軸系、機座及其附件等組成。

減速器實體造型建模設(shè)計,選用具有實體特征造型、參數(shù)化和單一數(shù)據(jù)庫功能的proeNGINEER WIldfIre3.0軟件作為設(shè)計平臺。

2.減速器零件造型設(shè)計

一般將減速器的零件分為五類,如圖2所示。在進行零件造型設(shè)計時,可按零件的不同類型進行分類設(shè)計。三維建模是數(shù)控加工的基礎(chǔ),三維實體模型包括非常豐富的設(shè)計內(nèi)容。在創(chuàng)建三維模型之前,首先進行零件模型結(jié)構(gòu)分析,其次策劃在proeNGINEER系統(tǒng)中進行零件建模時應(yīng)用特征的規(guī)劃,確足建模方法,最后再進行具體的零件造型設(shè)計。在創(chuàng)建模型過程中,要靈活應(yīng)用模型編輯和修改工具,不斷完善設(shè)計內(nèi)容。雖然圓柱齒輪減速器零件較多,但多為回轉(zhuǎn)類零件(軸和齒輪),建模方法比較簡單。利用旋轉(zhuǎn)(Revolve)建模法,根據(jù)需要作必要的拉伸(Extrude)、剪切(Cut)或孔(Hole)的處理,就可以得到所需的零件三維模型。

3.減速器裝配設(shè)計

零件裝配設(shè)計就是依照一定的順序把滿足特定關(guān)系的元件裝配成組件的過程。減速器的裝配設(shè)計先實現(xiàn)高、低速軸部件的裝配,然后再進行總裝配。

三、proeNGINEER的數(shù)控加工編程

1.數(shù)控加工編程功能簡介

在產(chǎn)品的數(shù)控加工編程方面,proeNGINEER軟件提供了功能強大的數(shù)控編程模塊Pro/NC。該CAM模塊和CAD模塊集成在一起,具有強大的數(shù)控加工編程和后置處理功能。其CAM模塊可分別對各種加工機床的各種加工方式進行數(shù)控加工編程。能產(chǎn)生生產(chǎn)過程規(guī)劃,提供參數(shù)化的刀位軌跡生成,并計算加工時間。所具有的數(shù)控車削、銑削和線切割加工編程功能,支持車削中心、5軸銑削中心和4軸線切割數(shù)控加工,具備完整關(guān)聯(lián)性,對任何設(shè)計更改,能自動生成加工程序和資料。

利用CAM模塊生成的刀具軌跡文件為CLData(Cutter Location Data),通過NcCheck進行仿真加工檢測切削狀況,提供的Vericut模擬功能可以模擬材料的去除過程,為用戶進行切削工程快速校驗和刀具軌跡優(yōu)化設(shè)計提供指導,以預測誤差和干涉過切。產(chǎn)生的CL刀位文件經(jīng)Ncpost或Gpost后置處理產(chǎn)生NC代碼。其提供的后置處理程序能滿足如Fanuc、Heldenhain、Simense、Mitsubishi、Mazak、Agie和Charmilles等數(shù)控系統(tǒng)。用戶可以通過修改Option File文件(機床配置又件)和FIL Flle文件(數(shù)控機床系統(tǒng)接口文件),產(chǎn)生適合自己數(shù)控機床系統(tǒng)的后置處理程序。

2.數(shù)控加工編程流程

數(shù)控編程是指根據(jù)被加工零件的技術(shù)要求、幾何形狀、尺寸及工藝要求來確保加工方法和加工路線,進行工藝參數(shù)、切削參數(shù)(主軸轉(zhuǎn)速、刀具進給量、切削深度等)及輔助功能(主軸正反轉(zhuǎn)、冷卻液開關(guān)等)的設(shè)置,通過數(shù)值計算獲得實際加工時的刀具軌跡,然后按數(shù)控機床所采用的代碼及程序格式,輸出工件的數(shù)控加工程序的過程。

數(shù)控加工編程的功能模塊一般包括圖形幾何造型、刀具軌跡設(shè)計、刀具軌跡編輯、加工仿真、后置處理及全數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)參數(shù)化驅(qū)動修改等功能模塊。利用Pro/NC進行數(shù)控程序的編程流程與實際加工的邏輯思維是相似的。

利用Pro/NC模塊進行數(shù)控編程時,要求遵循一定的邏輯步驟來設(shè)計加工所需的刀具軌跡。其過程是:首先設(shè)計加工所需的制造模型(產(chǎn)品與毛坯),然后建立包含加工機床、刀具、夾具和加工坐標系等內(nèi)容的制造工程數(shù)據(jù)庫(加工環(huán)境設(shè)置),其定義可在刀具軌跡設(shè)計規(guī)劃之前完成,也可在進行刀具軌跡設(shè)計的同時進行,選擇被加工的幾何對象(點、輪廓、曲面或?qū)嶓w)和加工萬式,如體積銑削、曲面銑削等,根據(jù)具體的加工方式確立合適的切削工藝參數(shù),如步距、深度和主軸轉(zhuǎn)速等制造參數(shù),系統(tǒng)根據(jù)加工對象和加工方式及切削工藝參數(shù)進行數(shù)值計算生成需要的刀具軌跡,為了提高刀具軌跡的設(shè)計質(zhì)量,通過仿真加工Vericut功能檢測刀位軌跡不合理之處,通過后置處理程序?qū)LData文件經(jīng)Gpost或Nepost后置處理,生成相應(yīng)數(shù)控機床系統(tǒng)NC加工程序代碼。

3 數(shù)控加工編程實例

這里利用proeGINEER對箱座進行數(shù)控編程與仿真加工,當箱座模型更改時,相應(yīng)的數(shù)控加工程序數(shù)據(jù)、刀具軌跡和NC代碼都隨之更新。實現(xiàn)了產(chǎn)品設(shè)計與制造數(shù)據(jù)的全相關(guān)設(shè)計制造一體化。

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