1、引言

　　汽車后橋直齒錐齒輪采用精密鍛造成形工藝。作為一種少無(wú)切削加工工藝，在國(guó)內(nèi)汽車生產(chǎn)中已獲得普遍使用，只在精度高的場(chǎng)合保留切削工藝。我廠生產(chǎn)的 457 橋的半軸齒輪和行星齒輪必須采用精鍛工藝制造才能滿足產(chǎn)品圖紙要求。齒輪的模具電極也無(wú)法采用精密刨齒機(jī)加工，只有通過(guò)CAD/CAM一體化完成對(duì)模具電極的加工，再利用電火花成型工藝加工齒輪模具。

　　2、運(yùn)用 Pro/E 對(duì)齒輪零件以及齒輪模具電極、夾具電極、標(biāo)準(zhǔn)輪的實(shí)體建模

　　2.1 首先運(yùn)用齒輪設(shè)計(jì)原理，對(duì)齒輪產(chǎn)品圖紙信息進(jìn)行轉(zhuǎn)化和分析，盡量掌握產(chǎn)品設(shè)計(jì)師的設(shè)計(jì)思想，計(jì)算出齒輪的高度變位系數(shù)( x )、切向變位系數(shù)( x S )、基圓半徑( d b )、當(dāng)量齒數(shù)( Zv )等參數(shù)。接著根據(jù)加工工藝對(duì)齒輪鍛件、模具電極、夾具電極(機(jī)加時(shí)以齒面定位的夾具所用電極)以及標(biāo)準(zhǔn)輪(齒輪配對(duì)檢查齒側(cè)間隙時(shí)用)進(jìn)行設(shè)計(jì)。圖 1 為 457 橋半軸齒輪產(chǎn)品簡(jiǎn)圖。

　　2.2 、齒輪實(shí)體建模的過(guò)程

　　a 、齒輪大端與小端的漸開(kāi)線曲線的生成

　　利用曲線—從方程選項(xiàng)，指定坐標(biāo)系，輸入方程式，生成所需要的漸開(kāi)線。

　　以下為漸開(kāi)線方程式：

　　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 —齒輪壓力角

　　r b —基圓半徑

　　b 、對(duì)漸開(kāi)線曲線進(jìn)行鏡像，運(yùn)用曲線—草繪選項(xiàng)，繪制大小端齒形曲線(如圖 2 )，然后使用曲面—高級(jí)—邊界，選取大小端齒形曲線，建立齒形曲面，對(duì)此曲面進(jìn)行復(fù)制、陣列等一系列操作，就完成了齒輪的實(shí)體建模。

　　模具電極和夾具電極的建模過(guò)程與此大同小異。圖 3 、 4 分別為半軸齒輪和行星齒輪的三維造型，圖 5 為模具電極的三維造型。

　　c 、進(jìn)入 Pro/Mechanism 模塊對(duì)差速器進(jìn)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)仿真

　　機(jī)構(gòu)仿真技術(shù)就是用戶通過(guò)對(duì)機(jī)構(gòu)添加運(yùn)動(dòng)副驅(qū)動(dòng)器，使其運(yùn)動(dòng)起來(lái)，以實(shí)現(xiàn)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)模擬。把兩個(gè)半軸輪與四個(gè)行星輪裝配在一起進(jìn)入 Pro/Mechanism 模塊，運(yùn)用機(jī)構(gòu)的后處理功能對(duì)其進(jìn)行運(yùn)動(dòng)軌跡、位移、干涉以及齒面間隙的分析。圖 6 為差速器機(jī)械仿真過(guò)程中的圖形。

　　3 、模具電極、夾具電極與標(biāo)準(zhǔn)輪的數(shù)控編程加工

　　3.1 PowerMILL 軟件

　　PowerMILL 是世界領(lǐng)先的 2-5 軸專業(yè) CAM 加工系統(tǒng)，能最大限度地優(yōu)化刀具路徑來(lái)提高用戶的加工效率; PowerMILL 的殘留模型技術(shù)非常方便和容易地對(duì)加工的每個(gè)過(guò)程進(jìn)行控制; PowerMILL 的刀桿刀柄干涉檢查分析及實(shí)體仿真確保加工安全性; PowerMILL 面向檢體模型的加工策略確保生成全程無(wú)過(guò)切的刀具路徑，使用 PowerMILL 生成的刀具路徑和 NC 程序，最讓我們公司的操作者和編程員放心。

　　3.2 編程過(guò)程

　　a、輸入模型和設(shè)置毛坯

　　通過(guò) Ps-Exchange 專用數(shù)據(jù)接口，把模型由 Pro/engineer 格式轉(zhuǎn)化為 dmt 格式，輸入到 PowerMILL 中。然后根據(jù)坯料的具體形狀通過(guò)邊界生成需要的異形毛坯。

　　b 、 確定加工工藝、加工策略以及工藝參數(shù)

　　依據(jù)模具電極、夾具電極和標(biāo)準(zhǔn)輪的造型，粗加工采用區(qū)域清除模型策略，而半精和精加工都采用等高精加工策略，并輸入相應(yīng)的下切步距、進(jìn)給速度和主軸轉(zhuǎn)速等參數(shù)，PowerMILL 的計(jì)算速度特別快，短時(shí)間就生成優(yōu)化合理的刀具路徑。

　　c 、 后處理

　　PowerMILL 支持世界上的幾十種機(jī)床的后置處理，選擇適合我們公司的 fanuc.opt 的后置，生成機(jī)床所需要的數(shù)控加工程序( *.Tap )。

　　3.3 、檢測(cè)電極和標(biāo)準(zhǔn)輪

　　加工完后，套上錐度芯軸，在萬(wàn)能測(cè)齒機(jī)進(jìn)行了檢測(cè)。根據(jù)檢測(cè)結(jié)果模具電極和標(biāo)準(zhǔn)輪都達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 4 級(jí)精度，滿足了精度要求。

　　4 、結(jié)束語(yǔ)

　　自從我們公司采用世界上先進(jìn)的 CAD/CAM 軟件后，解決了 457 橋錐齒精鍛存在的很多難題，不僅大大提高我們的生產(chǎn)效率，縮短了加工時(shí)間，延長(zhǎng)了刀具的壽命，并使所有工裝和檢具的精度大大提高，從而使產(chǎn)品質(zhì)量上了一個(gè)臺(tái)階。此后，我們又利用 CAD/CAM 軟件，應(yīng)用到 390 橋錐齒輪等的開(kāi)發(fā)和制造中，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。