減速器箱體箱蓋三維造型及工藝規(guī)程設(shè)計

苗喜榮

（江蘇省淮陰商業(yè)學(xué)校，淮安 223005）

減速器箱體箱蓋三維造型及工藝規(guī)程設(shè)計

苗喜榮

（江蘇省淮陰商業(yè)學(xué)校，淮安 223005）

隨著計算機(jī)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，計算機(jī)的應(yīng)用范圍不斷拓展，機(jī)械加工領(lǐng)域中也開始廣泛運(yùn)用計算機(jī)軟件模擬技術(shù)，即仿真。對復(fù)雜的動態(tài)對象進(jìn)行模擬分析，仿真是最有效的一種方法，其可以預(yù)知現(xiàn)實加工中可能出現(xiàn)的問題，并且縮短設(shè)計和制造周期，從而節(jié)約資金。本文通過建立減速器箱體箱蓋零件的三維CAD模型，對減速器箱體箱蓋零件進(jìn)行加工工藝分析，并制定了其數(shù)控加工工序。使用UG軟件的數(shù)控加工仿真模塊，對減速器箱體箱蓋零件進(jìn)行數(shù)控加工模擬，采用UG中的后處理命令，生成數(shù)控加工程序。

CAD建模 工藝規(guī)程設(shè)計 數(shù)控加工仿真

減速器箱體箱蓋三維造型及工藝規(guī)程設(shè)計，在機(jī)械設(shè)計及制造領(lǐng)域中是一項重要的基礎(chǔ)技術(shù)要求。機(jī)械制造水平的高低已經(jīng)是衡量一個國家制造水平高低的重要標(biāo)志之一。本文的研究也會涉及一些二維及三維軟件，如AutoCad、UG等的綜合應(yīng)用。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，機(jī)械產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)也變得越來越合理，其性能、精度及效率日趨提高，產(chǎn)品的更新?lián)Q代也越來越頻繁。在制造業(yè)中，制造技術(shù)研究與工藝的優(yōu)化變得尤為重要。

1 減速器箱體箱蓋的繪圖建模

箱體是各種類機(jī)器的基礎(chǔ)性零件之一，它承擔(dān)著將機(jī)器和部件中的齒輪、軸、套等相關(guān)零件湊成一個整體的重要功能。它能使其體內(nèi)零件保持在正確位置，以傳遞轉(zhuǎn)矩或改變體內(nèi)齒輪轉(zhuǎn)速而完成其規(guī)定的運(yùn)動。箱體的零件結(jié)構(gòu)較復(fù)雜、加工精度要求高、加工面的數(shù)量多、加工也費時費力。對其建模來說，SolidWorks操作簡單、界面簡潔，具有易學(xué)易用的特點，對UG數(shù)控加工，也不需要重新建立模型。

1.1 減速器箱體的建模分析

減速器箱體結(jié)構(gòu)如圖1所示，其結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，并且孔、槽等較多。建模后的三視圖如圖2～4所示。

圖1 減速器箱體結(jié)構(gòu)

圖2 箱體建模完成后的俯視圖

圖3 箱體建模完成后的主視圖

圖4 箱體建模完成后的左視圖

1.2 減速器箱蓋的建模分析

減速器箱蓋結(jié)構(gòu)如圖5所示，其結(jié)構(gòu)較箱體簡單，孔、槽等較多，但底面內(nèi)壁及底面為曲面凹槽。

圖5 減速器箱蓋CAD圖

對減速器箱蓋進(jìn)行三維建模得到結(jié)果如圖6～8所示。

圖6 箱蓋建模完成后的主視圖

圖7 箱蓋建模完成后的左視圖

圖8 箱蓋建模完成后的俯視圖

2 減速器箱體箱蓋加工工藝設(shè)計與分析

2.1 減速器箱體的工藝設(shè)計

2.1.1 減速箱體技術(shù)要求

零件圖上主要技術(shù)要求為：表面粗糙度見附圖（減速器箱體），拔模斜度3°～5°，未注鑄造圓角R3～R5。

2.1.2 零件的材料

工件生產(chǎn)類型為小批量生產(chǎn)。由零件圖要求箱體零件材料選擇為HT200，考慮到零件形狀復(fù)雜、有腔型、機(jī)械性能、壽命與批量及制造精度要求，可選擇砂型鑄造，以提高毛坯精度，減少加工余量。

2.1.3 毛坯的選擇原則

毛坯的選擇原則主要表現(xiàn)在以下幾點：第一，工藝性原則；第二，適應(yīng)性原則；第三，生產(chǎn)條件兼顧原則；第四，經(jīng)濟(jì)性原則；第五，可持續(xù)性發(fā)展原則。

2.2 減速器箱體的工藝分析

2.2.1 加工

（1）粗加工。迅速切除大量余料，刀具需要有足夠的強(qiáng)度，要根據(jù)工件材料要求、零件外形尺寸及毛坯尺寸，考慮選擇一把直徑較大的刀具。

（2）半精加工。為去除多余材料，使精加工時余量變得均勻，選擇刀具時，必須考慮刀具是否能承受粗加工的余料強(qiáng)度，防止斷刀現(xiàn)象，同時又不會留下太多余料導(dǎo)致后續(xù)精加工困難。因此，選擇多把刀具，根據(jù)要求尺寸選擇銑刀。

（3）精加工。精加工需達(dá)到要求的尺寸精度和表面精度，且同時要求高效率，因此，選擇刀具時，需要考慮刀具強(qiáng)度和是否會留有殘料或過切。

2.2.2 切削速度

切削速度的主運(yùn)動是線速度，提高切削速度是提高生產(chǎn)效率的一個重要措施，其計算公式為Vc=3.14dn/1000。

2.2.3 進(jìn)給速度

進(jìn)給速度根據(jù)零件表面粗糙度、加工精度、零件材料、刀具來進(jìn)行選擇。Vf=nzfz，其中，n為主軸轉(zhuǎn)速，z為刀具齒數(shù)，fz表示進(jìn)給量。

2.2.4 背吃刀量

一般留一定的余量進(jìn)行精加工，盡量選用大的背吃刀量，以提高生產(chǎn)效率。若主運(yùn)動為直線運(yùn)動的銑削，則其背吃刀量為ap=Hw-Hm（Hw表示待加工表面直徑，mm；Hm表示已加工表面直徑，mm）。若為鉆孔，則背吃刀量為ap=dm/2。

2.2.5 主軸轉(zhuǎn)速

主軸轉(zhuǎn)速依據(jù)零件加工部位直徑，刀具、材料等條件允許的切削速度確定。根據(jù)毛坯直徑利用公式，單位r/mn：N=1000Vc/3.14D（Vc為切削速度單位m-mn，D為刀具直徑）。

2.3 減速器箱蓋的工藝設(shè)計

2.3.1 技術(shù)要求

本箱蓋材料要求HT200，粗糙度要求詳見圖5的減速器箱蓋CAD圖。

2.3.2 分析

由零件圖可知，零件的表面由平面、曲面和型腔組成，沒有非常規(guī)的幾何界面，因此，選則與箱體相同的數(shù)控加工方法即可。

3 減速器箱體的數(shù)控加工模擬仿真

打開UG NX8.5，點擊打開圖標(biāo)，選擇建模完成的箱體文件，進(jìn)入加工仿真模式。

箱體上表面曲面凹槽采用“切削模式”，選擇“跟隨部件”，“刀具平直百分比”輸入“50”，輸入主軸轉(zhuǎn)速“1200”，進(jìn)給率“120”，精銑時，設(shè)定主軸轉(zhuǎn)速“1600”，進(jìn)給率“80”，選擇的切削區(qū)域如圖9所示。

圖9 箱體上表面曲面凹槽模擬加工切削區(qū)域效果圖

設(shè)定主軸速度“4000”，進(jìn)給率“120”，創(chuàng)建直徑為10mm的面銑刀,刀刃長度輸入70，切削速度“150”，單擊“生成”，得到結(jié)果如圖10所示。

圖10 箱體內(nèi)壁模擬加工刀具路線圖

圖11 箱體外側(cè)面模擬加工刀具路線圖

圖12 箱體模擬加工完成效果圖

箱體外側(cè)壁模擬加工刀具路線采用直徑為10mm的面銑刀，刀刃長度輸入80，主軸轉(zhuǎn)速輸入“3200”，進(jìn)給率“120”，得到結(jié)果如下圖11所示。

最終完整仿真演示，如圖12所示。

4 結(jié)論

通過使用SolidWorks和UG，分別對減速器箱體和箱蓋進(jìn)行三維建模與數(shù)控加工模擬仿真。減速器箱體和箱蓋零件都是毛坯鑄造成形后直接數(shù)控加工而成，加工中使用了平面銑削、手工面銑削、深度輪廓加工，固定軸曲面輪廓銑。若是普通機(jī)床加工，則工序分散，生產(chǎn)周期長，占用設(shè)備多，生產(chǎn)效率及生產(chǎn)成本都較高。由UG模擬加工，輸出程序，可以大大減少工件裝夾，刀具的變換也較少。由數(shù)控機(jī)床加工，工時也大大變短。

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[5]楊興駿，李碩跟.互換性技術(shù)與測量[M].北京：中國質(zhì)檢出版社，2012.

[6]聶秋根，陳光明.數(shù)控加工實用技術(shù)[M].北京：電子工業(yè)出版社，2003.

Design of Three Dimensional Modeling and Process Design for Reducer Box Cover

MIAO Xirong
(Huaiyin Jiangsu Business School,huaian 223005)

With the development of computer science and technology, the application of the com puter has been expanding, and the computer software simulation technology has been widely used in the field of m echanical processing. Simulation is the most effective method to simulate the complex dynamic objects, and it can predict the problems that may occur in real time, and shorten the design and manufacturing cycle. In this paper, the threedimensional CAD model of the box cover parts of the reducer is e stablished, and the machining process of the box cover is analyzed, and the NC machining process is formulated. Using UG software of numerical control machining s imulation module, the reducer box cover parts of the numerical control machining simulation, using UG in the postprocessing command, generate NC machining program.

CAD modeling,process planning,NC machining simulation