变位齿轮PROE三维建模——用于粉末冶金齿轮模具设计

变位齿轮PROE三维建模用于粉末冶金齿轮模具设计孟凡纪，李应忠合肥波林新材料有限公司，安徽合肥231131摘要分析了变位齿轮的变位原理，经过比较系统的分析和设计，实现了外直齿变位齿轮的PROE三维建模，实现了完全参数化驱动齿轮模型，一个母模型可以生成所有的变位外直齿轮的模型PROE建模可以直接生成G代码，利用数控加工设备完成齿轮模具或齿轮电极的加工，减少模具的设计和制造误差，缩短加工周期，减少工作量。关键词PROE变位齿轮建模；外直齿变位齿轮；粉末冶金齿轮模具3DMODELINGOFMODIFIEDGEARPROEAPPLYINGFORTHEMOULDDESIGNOFPOWDERMETALLURGYGEARMENGFANJI，LIYINGZHONGHEFEIBOLINADVANCEDMATERIALSCO，LTD，HEFEI231131，CHINAABSTRACTWEMANILYANALYSISTHESHIFTPRINCIPALOFTHEMODIFIEDGEAR,，3DMODELINGOFTHESTRAIGHTTEETHSHIFTGEARHASBEENTHIEVED，ANDFULLPARAMETERDRIVENGEARMODELINGCOMPLETELYBECAMETRUEAFTERMAKINGAMORESYSTEMICANALYSISANDDESIGN吨MOTHERMODELINGCALLCREATALLTHESTRAIGHTTEETHSHIFTGEARMODELINGPROEMODELCALLDIRECTLYGENERATEGCODE，MAKINGUSEOFDIGITALCONTROLEQUIPMENTSTOCOMPLETEGEARMOULDORGEARELECTRODEPROCESSING,REDUCETHEMOLDDESIGNANDMANUFACTURINGERROR,SHORTENTHEPROCESSINGCYCLE,REDUCETHEWORKLOADKEYWORDSMODELINGOFPROEGEAR；,STRAIGHTTEETHMODIFIEDGEAR；POWDERMETALLURGYGEARMOULD0引言采用粉末冶金工艺生产齿轮，十分经济，且精度稳定。粉末冶金齿轮模具设计和制作通常都需要变位，如果利用PROE建模，直接生成G代码，利用数控加工设备完成齿轮模具或电极的加工，能大大减少模具的设计和制造误差，缩短模具加工的制作周期，同时减少设计工作量。但是对于变位齿轮的PROE建模，目前还没有一种简单可靠的建模方法。市售资料基本上仅限标准齿轮的建模，而标准齿轮在41齿以下齿根圆小于基圆，4L齿以上齿根圆大于基圆，必须要建两个模型，同时对于变位齿轮，修改十分不便。齿轮的建模成为难点。经过大量的摸索和研究，笔者找到一种变位齿轮的简单建模方法，其步骤是首先建单齿齿轮特征关键设计DX圆；建单齿齿间特征；将两特征成组；阵列，生成全部齿轮最后修正齿顶齿根圆角、参照阵列圆角。作者简介孟凡纪，男，工程师1变位齿轮分析1齿轮的齿数、模数和压力角确定后，渐开线形状就确定了。标准齿轮的基圆弧齿心角为A，当产生变位时，只是将原渐开线以齿轮中心轴线为基准旋转一定角度05BA，齿轮变得肥厚。具体见图L。2设定一个DX圆为基圆和分度圆之间的任意圆，GAMA角是DX圆上渐开线压力角如同分度圆上的压力角的定义，INW是DX圆上压力角GAMA的渐开线展开函数。见图2。3齿轮形状会因为DF和DB的相对位置变化而发生变化，图3是DF，DB的情况。INV是分度圆压力角ALPHA渐开线展开函数，DATAO是变位齿轮基圆弧齿心角，DATA是变位齿轮DX圆弧齿心角。此时的齿形不会出现在DB圆内部。具体见图3。4图4是DFDBDXDFENDIF单击右上图对钩校验关系式，正确后单击“确定”。23第三步建渐开线点击瓣出现图7窗口，选中坐标系点击定义按钮，点击图中默认的坐标系，坐标系类型确定迪尔坐标输入图8方程式保存后生成渐开线。图7日O36轴曦X铲LH黼，L】国国鞠“DAHZZ2HA2X一2COJDT“DFIIZZ_2蝴一2蝴舡II辛NZZ，IDB脾COS1姐ITFQFFDB一割XDIW二J趼DIFLNVTANALPHA一PTALPHA180日OLEDB一砒虻LIGAMAACOS“MZZCOS“IPHADZ11LN,RTANGAAA一GAAAPI180LIFLATA90,ZZ_360LTANALLAHAZZP11801NVINVPIRXRXA图6APXPL图8180XS80XCO_AFFA24第四步草绘曲线1单击纠，绘制图9中三个圆无须标尺寸。如图9，在工具图标卜点击关系按钮输入图10关系式。2改参数Z大于93，为方便，改Z为189齿。A单击聃通过边创建图元幽标I蠡；，选渐开线和DX圆创建两条曲线，然后过已经建好的曲线的交点到圆心作一条曲线如图11。B建过劂心的中心线，标中心线到刚建好的直线尺寸约定等于DATA角，见图12，确定关系成立。图9图11日A茹瞄图LO图12一筝曲一件序酐卜壮扩Z魁堑型选鳖龇型咝鲢一C再过边创建图元匕1，选DA圆署IIHOLE圆，删除中心线上多余的线，注意按图示保留线段如图13。慧等二意篡；2箩絮璺譬线单弯镜像选曲线，单矗Y确定”。齿形曲线创建完成妻U。LM。114。；船嬲窑徽。警掣S彤妻照皇掣刚建的曲线尺寸等丁18毗菘透美恭崭砧。F把刚建好的曲线相对丁中心线镜像如图16所示。一。”一十”儿。3草绘齿根蚓和分皮圆，步骤同第一步，为了更直观地创建曲线建议将参数改为15齿。图13图L5文件曹材羞挂施茸一、，7一一7图14图1625第五步建齿形实体余的鬈警竺誉队徽烩纠麓篓缈89托单订I1酬E选定上步所做的齿形慨删除多17余的线段如FJO。曾击确定按钮如幽18所刁，修改齿形深度为B。O一“”H剀“引州纸册驯叫、多图1726第六步建齿问实体，J琴隐藏曲线，改Z为15齿，单击IC按钮，选定DF,HOLE蚓翟齿问曲线后删除多余的线段如图19，单I打确定按钮，修改深腰为B确定。实体完成。27第七步复制组阵列J按CTRL键选。幽20中两个拉仲实体，卉也1键再M细，。2按图21单M编辑图标下特征操作按钮。266一一图18V、VX0N1_YL|严图20图213单击复制选项下“移动”、“选取”、“独立”后单击“完成”按钮。图22。D选中组特征出现下拉菜单，选“旋转”、“曲线边轴”、“确定”，选基准轴A1复制角度为0度，确定，完成复制。图23。图22图235模型树中右键单击刚复制的组特征，再单击阵列。6单击增量角0度，在方向L的增量栏输入360Z，确定，在阵列数量栏输入齿数15。图24。图247单击“确定”，生成图25实体。现在可以修改参数为任意齿数，只要改动对应的阵列齿数就可以生成实体了。图26267图25图27孟且丝笠童笪煎熊三笙筵塑28第八步齿根圆角和齿顶修圆1在模型树中以击原始组单击隐含如图26。2打开阵列特征。卜选中第一个组初始阵列纽，注意不要打开组，在第一个组F选齿根的交界直线作圆角特征输入关系038“M如图27，单击确定完成特征的阵列。3同上步作齿顶的修吲，修圆的尺寸按加I的方式和设计需要米确定。小结改变齿数Z15，X025和Z66，XO25得到两组建模，齿顶齿根圆角修整后如图28和图29所示。后续的1作只需要在PROE中生成G代码，F输入到数控加L机床即可，限丁篇幅，这里不再赘述。3结论以上所述建模思路浅显易情，不需要有专业的编样技能，普通PROE绘图人员就可以按此操作建3D变何齿轮模型。此法三维建模有以卜优点1改变齿数Z和X后，可以得到对应的齿轮模型不受齿数限制。2齿轮的建模方法简单易学，无需开发专FJ的软件支持。3齿顶过度圆角模具上必须具有，否则无法实现，、凹模的装配和齿根过度吲角齿轮必须具有可以方便使用参照阵列，只需修倒一个齿即可，其余参照阵列执行，十分方便快捷。4实现完全参数化驱动齿轮模型，即每变化一组数据，就彳I一个齿轮模型。图28图29参考文献1张明智，李预斌精通PROENGINEER中文野火版零件设计篇中国青年山版社2】林清安，北火宏限PROENGINEER零件组合ILJ；火学出版社3】黄圣杰，洪立群，瓮志杰PROENGINEERI程幽中国铁道出版社4】黄忠耀，李冬梅，F景先PROENGINEER2001基础训练教样清华人学出版社5齿轮测量一线值计量技术之四上海科学技术山版社6】徐灏机械设计手册一第3卷7韩风麟粉末冶金零件设计与应川必备中囡机械通用零部件业C办会粉末冶金专业协会变位齿轮PROE三维建模用于粉末冶金齿轮模具设计作者孟凡纪，李应忠作者单位合肥波林新材料有限公司，安徽合肥231131相似文献2条1会议论文颜文友渐开线齿轮程序及截面积的计算1987该文用数学推导方法，解决粉末冶金齿轮生产过程中常见的二个问题在数控线切割机床上输入程序，加工渐开线圆柱齿轮的模具，可以加工内、外齿轮的成形模、整形模、粉末热锻模，也可加工钣料冷冲压用的齿轮模具；用积分法计算渐开线齿轮截面积，准确地控制粉末冶金齿轮的压制用粉量、压制机和制成品的密度或粉末冶金热锻齿轮的体积。该文方法适用于渐开线标准圆柱齿轮及其高度变位齿轮，亦适用于伞形齿轮。（本刊录）2期刊论文钟义扬标准齿轮齿形的修正变位电加工与模具2004,“3齿轮的冲压模具和粉末冶金模具等,都需要线切割加工齿轮轮廓,常用的齿轮为负变位齿