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圆柱齿轮减速机的CAD/CAM系统的开发


发布时间:2016-06-23 11:19:00 点击:

圆柱齿轮减速机2016-06-23讯圆柱齿轮减速机的 CAD/CAM 系统的开发实现了减速机的设计、 建模、 数控仿真到加工制造一体化。 使减速机的设计实现了快速化, 提高了设计效率, 缩短了设计周期, 减少了设计的费用, 提高了圆柱齿轮减速机的产品质量。
引言
        
圆柱齿轮减速机具有高精度、 高负载、 高效率、高寿命、 低惯性、 低振动、 低噪音、 外观美、 结构轻小、 安装方便等特点, 适用农用机械的原动机和工作机之间的独立传动装置。 圆柱齿轮减速机中包括了齿轮、 轴、 轴承、 轴承端盖等零件。 随着数控加工机床加工技术的不断提高, 圆柱齿轮减速机的生产趋势也向自动化、 精密化、 网络化发展。 目前常用的减速机设计工作仍然面临着设计繁琐、 工作量大的问题, 而且减速机的主要零件齿轮、 轴、 箱体的加工主要还是采用普通机床进行加工, 设计和生产效率比较低。

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圆柱齿轮减速机的CAD/CAM系统简介
1.1系统功能
        
圆柱齿轮减速机的 CAD/CAM 系统是基于可视化编程语言、 Pro/Engineer Wildfire 软件; 数控加工仿真软件 VERICUT 软件而进行的开发。 用可视化编程语言进行参数化设计, 用 Pro/E 来实现对零件的自动编程和加工参数优化, 然后用 VERICUT 软件进行模拟加工仿真, 实现了减速机的设计、 建模、 数控仿真到加工制造一体化。 该技术提高了减速机的设计效率, 缩短了设计周期, 减少了设计的费用, 提高了圆柱齿轮减速机的产品质量, 提高了企业的竞争能力。

1.2使用环境
1) 硬件环境最低配置 : 586 微机 , 512M 内存 ,60G 的硬盘。
2) 软件环境: Windows2000/XP 操作系统; 面向对象的可视化开发语言软件; 三维软件 Pro/EngineerWildfire 软件; 数控加工仿真软件 VERICUT 软件。
1.3齿轮减速机智能制造系统的组成
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圆柱齿轮减速机的参数化设计模块 。 利用可视化编程语言对对齿轮减速机的主要零 件 齿 轮 、轴、 箱体等进行参数化设计, 即设计中所需要的计算公式、 线图、 表格等进行了程序化处理, 设计所需要的设计参数, 并在 Pro/E 软件中进行三维建模。 利用 Pro/E 软件建立减速机的附件通气器、 螺塞、 游标尺的三维图形库, 最终实现圆柱减速机的模拟装配。
2) 齿轮减速机数控加工与仿真模块 。 齿轮减速机数控加工与仿真模块是调用前面设计的 CAD 系统的零件参考模型创建工件。 开发主要零件齿轮、 轴、减速机箱体的数控加工环境参数的设置、 加工方式的设定、 加工序列生成、 利用 VERICUT 软件进行加工仿真和主要零件的优化处理。

2齿轮减速机参数化设计模块
2.1软件设计说明
1) 封面 。 运行程序后 , 首先出现的是图 1 的开始界面, 用户可以通过点击按钮进行进入齿轮减速机CAD 设计, 需要退出时可以点击退出按钮退出。 2) 设计界面 。 点击开始界面中的进入图标 , 输入用户名和密码后, 进入设计界面如图 2 所示。 在此界面中用户既可以对减速机进行整体设计, 也可以对其中的齿轮、 轴、 箱体进行单独设计; 另外在“查询” 菜单中可查询确定键的尺寸、 轴承的类型和尺寸、 齿轮材料选择。 用户可在 “设计选择” 菜单中选择设计零件 (图 3), 如点击 “齿轮传动设计”进行齿轮的参数化设计如图 4 所示, 在输入参数时按参考按钮进行查询, 如点击载荷系数旁边的参考按钮, 根据条件选择载荷系数, 设计结果可以以文本文件形式保存起来以备写说明书。 其它界面设计类似不再叙述。 设计结果直接用于 Pro/E 软件中进行零件三维建模。
2.2齿轮减速机的建模、装配设计和仿真
        一般将减速机的零件分为: 箱体、 轴、 齿轮、 盘类、 标准件、 减速机附件。 对箱体、 轴、 齿轮的建模和前面的 CAD 参数化设计软件直接相连可直接 Pro/E中进行建模。 利用 Pro/E 中 Pro/Toolkit 模块的 API 函数, 提取各参数化模型的特征参数, 完成参数化界面的设计。
如图 5 所示箱体的设计, 标准件现在已有标准件库可以直接调用, 减速机常用附件如有标尺、 通气器以族表的形式建立了三维建模的图形库以便装配时可以直接从图形库中进行调用。 减速机的装配设计一般是先进行高、 低速轴部件的装配, 然后再进行
圆柱齿轮减速机的总装配。
箱座部件、 总装配结果如图 6 所示。         装配后用 Pro/E 的运动仿真软件包进行运动仿真, 通过仿真可以方便地进行产品的结构分析、 出现的故障分析等, 并对减速机的结构修改提出建议,能够及时解决出现的结构问题, 提高设计的效率和质量。

3齿轮减速机的加工仿真模块
        Pro/E 软件提供了功能强大的 Pro/NC 数控编程模块, 该模块和计算机辅助设计模块集成在一起, 具有强大的数控加工编程、 后置处理功能, 可分别对数控车削、 铣削等各种数控机床的加工方式进行数控加工编程, 能自动生成加工程序和资料, 能产生生产过程规划, 提供参数化的刀位轨迹生成, 可计算加工时间。 而 VERICUT 软件采用了先进的三维显示及虚拟现实技术, 可以验证和检测 NC 程序可能存在的碰撞、 干涉、 过切、 切削参数不合理等问题, 可用于加工仿真。 齿轮减速机数控加工与仿真模块用 Pro/E 来实现对零件的自动编程和加工参数优化, 然后用VERICUT 软件进行加工仿真。 本模块就是将 Pro/E 的NC 代码自动生成技术和 VERICUT 的加工仿真功能结合起来, 应用 VERICUT 软件实现零件齿轮的虚拟加工过程动态仿真, 通过对零件加工刀具轨迹和机床运动的加工仿真, 可直观地看到 NC 程序中刀具路径的刀具动作和材料切除, 验证加工质量和正确性, 同时也直观地看到设计中产生的错误和加工过程中的冗余动作, 有助于 NC 程序和加工工艺的优化在上述过程完成后, 向加工方提供优化过的产品的设计方案和相应的优化的产品加工数据, 如 NC (数控) 代码等。 下面以减速机箱座的数控加工与仿真过程为例。
1) 首先在 pre/E 软件中把要加工的零件从零件库中调用出来, 如图 7 所示。
2) 以调用的零件作为装配工件进行一系列制造设置, 如图 8、 图 9。
3) 设置完毕, 便可进行初步的刀具路径的模拟如图 10, 初步查看加工工序。 4) 加工路径无误后便可生成 NC 序列, 以备后续VERICUT 软件进行仿真。
5) 点击 “NC 检测 ” 即打开与之关联的 VERI-CUT 软件。 在此界面上进行机床, 控制, 刀具等的一些列设置便可进行模拟仿真, 如图 11、 图 12 所示。
4结论
       减速机的 CAD/CAM 系统实现了减速机的设计、建模、 数控仿真到加工制造一体化, 使减速机的设计实现了快速化, 提高了设计效率, 缩短了设计周期,减少了设计的费用, 提高了
圆柱齿轮减速机的产品质量; 同时随着目前国内外数控系统厂商都开发了具有网络功能的数控系统, 可利用网络优势, 用户通过网络传递和共享信息、 管理和使用系统。 利用网络将CNC 与 PC 机连接起来, 既可观察 NC 程序的传输和机床的运转状态, 又可实时集中监控加工现场的作业, 提高了企业的竞争能力。


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