富的命令,十分适用于三维建模[5-6]。在本文的弧齿锥齿轮建模中使用到的命令主要有:
1.实心体建模。主要用于刀盘和齿坯的建模。
Obj=SOLREV/obj list,ORGIN,xc,yc,zc,ATANGL,a
2.实体变换。主要用于刀盘和齿坯的旋转、平移,模拟机床运动。
Obj list=TRANSF/matrix,obj list1
Matrix为变换矩阵,变换矩阵有平移、旋转、缩放等5种。下面列举使用到的平移和旋转这2种格式:
(1)平移格式为:
Matrix=MATRIX/TRANSL,dx,dy,dz
(2)旋转格式为:
Matrix=MATRIX/{XYROT/YZROT/ZXROT},angle
3.实体布尔运算。主要用于布尔运算得到齿轮齿面。主要有布尔减运算、交运算等。
通过上述命令的综合使用,即可实现建模、旋转、平移、布尔运算等操作。
下面以小轮齿数21齿,大轮齿数35齿,模数为13,压力角为20°,螺旋角为35°(其余齿轮参数由图纸给出,文中略去)的弧齿锥齿轮副为例,详细阐述建模方法。需要说明的是在下文的建模中,为了便于查看、分析程序运行效果,零件外表面可能会在几种颜色中变化,本质上它们指的是同一个零件。
5.1 建模软件实现
和第2节的流程图对应的,利用UG GRIP编制的大轮建模和小轮建模的软件界面分别如图3、图4所示。
由于篇幅有限,上述程序界面中的各个命令及其对应参数的具体意义不一一赘述。
图3 双面精切刀盘展成法切制大轮程序界面
图4 工具大轮布尔展成小轮程序界面 5.2 双面精切刀盘展成法切制大轮过程仿真
(1)齿坯调整过程
根据第3节分析的齿坯调整过程,先将大轮齿轮毛坯绕ZC轴旋转安装角。
(2)铣刀盘调整过程
同样的根据第3节分析的铣刀盘调整过程,将铣刀盘旋转到要求的偏心角和摇台角。调整结束后的齿坯和铣刀盘的相对位置如图5所示。
(3)齿面加工过程
调整结束后的齿坯和铣刀盘已经放置在展成加工位置,接着按照以下步骤进行加工:
1.拷贝盘铣刀实体。拷贝的盘铣刀实体命名为盘铣刀1。
2.拷贝盘铣刀1实体,将拷贝的盘铣刀实体命名为盘铣刀2。大轮齿坯和盘铣刀2布尔减运算。然后再将大轮齿坯和铣刀盘1实体都旋转到下一加工位置。
3.重复2步骤,直到加工完所需的加工刀数N,该步骤结束后就加工出一个齿槽。
4. 大轮齿坯绕自身轴线旋转一个分度角,到加工下一齿槽的位置。
5.重复1、2、3、4步骤直到加工完所有需要的齿槽。
6.大轮齿坯回位。加工完后大轮绕自身轴线回转所转过总角度,回到初始位置,将工件旋转到初始位置方向。
图5 调整结束后的齿轮毛坯和盘铣刀相对位置图
图6 展成法加工中间过
根据上述步骤切制大轮,切齿的一个中间过程如图6所示。图7则是大轮加工完4个齿槽后的实体图。展成法加工出来的齿面不是一整个面,而是由一些小碎面组成,因此这样的齿面还不能直接用于数控加工,而是需要进行齿面的光顺处理。
图7 展成法大轮加工结果 (4)齿面重构处理
利用\艺术样条\曲线命令,先将端面轮廓和齿顶、齿底上的点分别联接成样条曲线。其次利用 \通过曲线网络\构造曲面命令进行齿面的重构。然后将齿面阵列,得到的结果如图8所示。要得到一个完整的齿轮模型,还需先再建立一个齿轮毛坯。然后利用UG的\补片\命令进行补片处理。补片完成后,即得到了完整的齿面。图9为所得的展成法大轮最终模型。
图8 阵列后的齿面 图9 展成法大轮最终模型 5.3 双面精切刀盘切制工具大轮布尔展成配对小轮过程仿真
(1)工具大轮切制过程
工具大轮毛坯建立后,同样用展成法切制。齿面重构处理后的工具大轮如图10所示。
图10 展成变异大轮实体图
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