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《基于solidworks的直齒圓柱齒輪精鍛模設計》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、基于SolidWorks的直齒圓柱齒輪精鍛模設計某機械傳動直齒圓柱齒輪模數(shù)為3,齒數(shù)為27，壓力角α為200，精度等級為8級，材料為40Cr;原采用切削加工工藝進行生產(chǎn)，具有生產(chǎn)效率低，材料利用率低、切斷齒形纖維組織等缺陷。為提高其力學性能，利用模具來生產(chǎn)該齒輪，從而使金屬齒形流線得到保留，分布更為合理。以往只是借助CAD繪圖工具來進行鍛模設計，設計鍛件圖、計算下料質(zhì)量和坯料尺寸等工作還由設計人員查閱相關標準進行近似計算。目前，三維設計已廣泛應用到各個領域，它具有設計直觀、減少設計錯誤、便于修改等優(yōu)點。所以利用SolidWorks三維設計軟件來完成該齒輪及其模具
2、的設計。1齒輪工藝設計根據(jù)齒輪的使用要求，可有兩種成形方案。兩火兩鍛法下料-加熱(850±10°C)-墩粗-預鍛-切飛邊-空冷、噴砂清理-加熱到(850±10°C)-終鍛-精整-機加工圓孔和鍵槽-檢驗-入庫。溫鍛成形冷鍛精整法下料-加熱至(850±10°C)-墩粗-預鍛-料箱內(nèi)堆冷至室溫-清理-磷化皂化-終鍛-精整-檢驗-入庫。對比以上兩種工藝，第一種采用兩次加熱，其氧化與冷卻收縮量的波動將影響齒輪精度，齒面粗糙度大，而且增加廠工序和加熱設備，生產(chǎn)成本較高;第二種采用溫鍛成形增大廠終鍛壓力，但消除廠終鍛溫度的波動和高溫氧化對產(chǎn)品的影響因素，進一步提高廠鍛造齒輪的
3、精度，降低廠齒面粗糙度綜上分析，決定采用溫鍛成形冷鍛精整工藝。2齒輪的參數(shù)化設計由于齒輪形狀復雜，首先利用SolidWorks軟件的特征建模技術建立設計齒輪的三維模型，也可利用專門的齒輪繪制插件Geartrax來生成所需的齒輪模型;其次進行鍛件圖的設計，鍛件圖是確定模鍛工藝和設計鍛模的依據(jù)。以往鍛件圖的設計是設計人員根據(jù)零件圖查閱相關標準后再繪制的，利用現(xiàn)在三維設計手段只需要在原齒輪零件尺寸上加上一定的鍛造余量，對該齒輪來說，單邊余量留1mm，通過更改相應的設計參數(shù)，即可得到齒輪鍛件的三維模型，借助質(zhì)量特性功能，自動得到該齒輪工件和鍛件的質(zhì)量、體積數(shù)值(見圖1)
4、，減輕手工計算的工作量，同時使計算更為準確，便于精確地下料。圖1齒輪鍛件質(zhì)量特性3齒輪終鍛模設計3.1凸、凹模設計終鍛型腔是鍛件最后成形的型腔，其尺寸、尺寸精度和表面粗糙度由齒輪鍛件的需求決定在SolidWorks軟件中提供廠模具設計功能，把齒輪鍛件模型作為模芯置人實體模型中，利用"型腔"特征去掉實體模型中的模芯部分，得到空心模腔，然后確定分模面，曲面切割實體，得到凸、凹模兩個三維零件圖，最后確定模塊尺寸，完成鍛模的結(jié)構(gòu)設計這種設計方法不僅能加快設計進度，而且保證廠設計的精度，對精密成形模具設計尤為重要。為了改善凹模的承載能力以及獲得良好的鍛件性能，設計時采用雙
5、層組合式凹模，使齒輪凹模具有很高的強度、很強的承載能力。3.2裝配圖設計目前，SolidWorks軟件支持"自上而下"和"自下向上"。兩種產(chǎn)品開發(fā)設計流程"自上而下"是指先確定產(chǎn)品總體的基本結(jié)構(gòu)，從裝配體到零部件的設計方式;"自下向上"是指從單一的零件個體著手，在完成零件設計后進行裝配，最后完成整個產(chǎn)品的設計方式我們采用"自上而下"的設計方法，即:先設計齒輪精鍛模的裝配部分，然后把各個零件按相應的裝配關系組成裝配圖，進行干涉檢查，等到裝配關系合格，再對每個零件進行詳細設計。由于傳統(tǒng)的鍛模結(jié)構(gòu)存在鍛件填充性差、變形抗力大等缺陷，為改善齒部的充填性能，降低變形抗力，
6、采用浮動凹模代替?zhèn)鹘y(tǒng)的固定凹模，改善模膛的充填性該模具工作部分主要由凸模、上模、下模和浮動凹模組成，并具有一定的通用性，只要改變浮動凹模的形狀和尺寸就可用丁其它型號的圓柱齒輪生產(chǎn)。3.3工作過程模擬SolidWorks軟件內(nèi)嵌集成了COSMOSMotion全功能運動仿真軟件，利用該插件建立齒輪精鍛模的運動機構(gòu)模型，動畫模擬模具成形加工運動過程，并測量凸模上任何點的速度和加速度以及凹模所受的作用力和力矩，得到運動曲線和約束支反力，保證所設計的齒輪精鍛模運行穩(wěn)定而且可靠在運動仿真時，還對零件進行廠動態(tài)干涉檢查，對零件的設計進行改進最后還錄制廠模具拆裝動畫，用丁指導操
7、作}一人進行模具的安裝、調(diào)試和拆卸。3.4生成工程圖紙整個設計檢查無誤，經(jīng)審核后，最后生成裝配體和零件的二維工程圖紙。裝配圖如圖2所示。4模具工作過程及特點精鍛過程如下:鍛造開始前，浮動凹模和浮動模板在彈簧的作用下是浮起的，以便于坯料的安放;鍛造開始后，隨著壓力機滑塊下行，上模和預應力圈首先與浮動凹模接觸，與浮動凹模一起形成封閉的模腔;滑塊繼續(xù)下行，在凸模的作用下坯料鍛造成形，在坯料鍛造成型過程中，浮動凹模也隨坯料向下運動，這樣保證整個鍛造過程在封閉的模腔中進行，從而改善模腔下角隅的充填;鍛造完成后，壓力機滑塊上行，用頂料機構(gòu)推動頂。根據(jù)鑄件的工藝特點，模具的澆
8、道設計成如圖2所示的米字
