基于UG NX的新型齿轮范成加工虚拟样机的设计方法技术

本发明专利技术一种基于UG NX的新型齿轮范成加工虚拟样机的设计方法，包括如下步骤：1）建立齿条型刀具范成模型；2）插齿刀转速设计；3）插齿刀插齿频率设计；4）根切加工齿坯齿数的选择：通过NX CAE仿真分析确定根切齿数。本发明专利技术通过理论设计计算，在确定范成加工模型插齿刀、齿坯、插齿刀与齿坯中心距、变位系数等关键技术参数的基础上，基于UG NX重新设计了一种新型齿条型刀具范成加工虚拟样机，解决了传统齿轮范成仪只能范成一种模数和一种齿数的齿轮齿廓，且仪器存在操作繁琐、演示效果不佳等问题，为机械设计教学领域乃至齿轮设计制造企业提供了一种齿轮范成加工新技术。

【技术实现步骤摘要】
基于UGNX的新型齿轮范成加工虚拟样机的设计方法
本专利技术涉及一种虚拟样机，具体涉及一种基于UGNX的新型齿轮范成加工虚拟样机的设计方法。
技术介绍
当前一般借助传统齿轮范成仪如图1所示来演示范成法切制渐开线齿廓的过程，演示时用手移动齿条刀具并带动托盘一起旋转，逐次微移，每移一次则沿齿条刀具描绘齿条齿廓线，直至在圆盘上形成多个完整的渐开线齿廓。该种范成仪只能范成一种模数m、一种齿数z的齿轮齿廓，演示时所用辅具较多、操作费时费力、演示过程枯燥无趣。鉴于传统齿轮范成仪存在的诸多问题，现有技术中也对传统齿轮范成仪进行了各种改造，如针对传统齿轮范成仪进行了改进设计，解决了轮坯与刀具之间不能确保作纯滚动、轮坯分度圆与由钢丝中心线所形成的圆不重合等问题；通过结构改进设计实现了滑板的均匀移动及通过单片机编程控制实现了范成仪的电子控制自动操作；更有一种新型双联行星传动式渐开线齿轮范成仪,能同时画出标准、正变位、负变位齿廓,方便对比；还有人设计了一种可印制齿廓轨迹的齿轮范成仪,实现了印制刀痕代替手绘刀痕。综上所述，改进后的齿轮范成仪亦存在操作麻烦，演示效果不佳，且只能范成一种模数和齿数的齿轮齿廓等问题。为了解决上述问题，文章结合现有齿轮范成仪的优缺点，基于UGNX重新开发设计一种新型齿轮范成加工虚拟样机。
技术实现思路
针对现有技术中存在的问题，本专利技术设计的目的在于提供一种基于UGNX的新型齿轮范成加工虚拟样机的设计方法。本专利技术通过以下技术方案加以实现：所述的一种基于UGNX的新型齿轮范成加工虚拟样机的设计方法，其特征在于包括如下步骤：1)建立齿条型刀具范成模型：该齿条型刀具范成模型包括机架及设置在机架上的齿坯、与齿坯配合运动的齿条型插齿刀；2)插齿刀转速设计：为实现清晰直观地展示范成加工动态效果，驱动插齿刀运动的电机需保持低速转动，转速控制在r＝1/min转；3)插齿刀插齿频率设计：为实现清晰直观地显示范成加工的动态效果，插齿频率为60f；4)根切加工齿坯齿数的选择：通过NXCAE仿真分析确定根切齿数。所述的一种基于UGNX的新型齿轮范成加工虚拟样机的设计方法，其特征在于通过设置插齿刀参数来建立插齿刀虚拟模型，所述插齿刀参数为：齿数Z1＝18，模数m1＝6，齿厚B1＝10；插齿刀相关参数根据以下公式计算：所述的一种基于UGNX的新型齿轮范成加工虚拟样机的设计方法，其特征在于齿坯参数的选择及计算：齿坯和插齿刀齿数相同，齿数、齿顶高及齿坯厚度按下列公式计算：所述的一种基于UGNX的新型齿轮范成加工虚拟样机的设计方法，其特征在于插齿刀与齿坯中心距采用以下方法确定：1)标准齿加工，齿条刀具中线与齿坯分度圆相切，中心距为标准中心距，切制出的标准齿轮的齿根圆半径为标准齿轮齿根圆半径，即：2)正变位齿加工，齿条刀具中线远离齿坯分度圆xm，故中心距比标准齿加工大xm，切制出的正变位齿轮的齿根圆半径比标准齿轮大xm，即：当插齿刀正变位加工18齿数齿坯，设变位系数x＝0.4,由式(1)计算得出：3)负变位齿加工，刀具分度圆移近齿坯分度圆xm，故中心距比标准齿加工小xm，切制出的负变位齿轮的齿根圆半径比标准齿轮小xm,当齿轮插齿刀负变位加工18齿数齿坯，设变位系数x＝-0.4，由式(1)计算得出：4)根切加工齿数及中心距的确定：根据公式计算得出齿条型插齿刀加工标准圆柱直齿轮不产生根切最少齿数为：本专利技术通过理论设计计算，在确定范成加工模型插齿刀、齿坯、插齿刀与齿坯中心距、变位系数等关键技术参数的基础上，基于UGNX重新设计了一种新型齿条型刀具范成加工虚拟样机，解决了传统齿轮范成仪只能范成一种模数m和一种齿数z的齿轮齿廓，且仪器存在操作繁琐、演示效果不佳等问题，为机械设计教学领域乃至齿轮设计制造企业提供了一种齿轮范成加工新技术。附图说明图1为传统齿轮范成仪的结构示意图；图2为齿条型刀具范成模型图；图3为齿条插齿刀虚拟模型图；图4为齿条型刀具图；图5为齿条型刀具变位加工图；图6为齿条型插齿刀模型图；图7为齿条型刀具加工标准齿轮、正负变位齿轮范成加工仿真结果图；图8为齿条形刀具根切加工仿真结果图；具体实施方式以下结合说明书附图对本专利技术做进一步详细说明，并给出具体实施方式方式。一种基于UGNX的新型齿轮范成加工虚拟样机的设计方法，包括如下步骤：1)建立齿条型刀具范成模型：该齿条型刀具范成模型如图2所示，包括机架及设置在机架上的齿坯、与齿坯配合运动的齿条型插齿刀；2)插齿刀转速设计：为实现清晰直观地展示范成加工动态效果，驱动插齿刀运动的电机需保持低速转动，转速控制在r＝1/min转；3)插齿刀插齿频率设计：为实现清晰直观地显示范成加工的动态效果，插齿频率为60f；4)根切加工齿坯齿数的选择：通过NXCAE仿真分析确定根切齿数。理论设计计算与分析插齿刀参数设定：齿数Z1＝18，模数m1＝6，齿厚B1＝10；插齿刀相关参数根据以下公式计算：根据计算结果建立参数化齿条插齿刀虚拟模型，如图3所示。齿坯参数的选择及计算：新型齿轮范成仪的设计主要实现齿轮范成加工原理的动态演示，考虑到演示效果，齿坯和插齿刀选择相同的齿数，齿数、齿顶高、齿坯厚度按下列公式计算：插齿刀和齿坯中心距的计算：设刀具变位系数为零x＝0，如图4所示，齿条刀具中线与齿轮分度圆相切时，加工出的齿轮是标准齿轮；齿条刀具中线与齿轮分度圆相离时，加工出的齿轮是正变位齿轮，其变位系数为x＝Δ′/m；齿条刀具中线与齿轮分度圆相割时，加工出的齿轮是负变位齿轮，其变位系数为x＝-Δ″/m。标准齿加工,齿条刀具中线与齿坯分度圆相切，中心距为标准中心距，切制出的标准齿轮的齿根圆半径为标准齿轮齿根圆半径，即：正变位齿加工，齿条刀具中线远离齿坯分度圆xm，故中心距比标准齿加工大xm，切制出的正变位齿轮的齿根圆半径比标准齿轮大xm，即：当插齿刀正变位加工18齿数齿坯，设变位系数x＝0.4,由式(1)计算得出：负变位齿加工，刀具分度圆移近齿坯分度圆xm，故中心距比标准齿加工小xm，切制出的负变位齿轮的齿根圆半径比标准齿轮小xm,当齿轮插齿刀负变位加工18齿数齿坯，设变位系数x＝-0.4，由式(1)计算得出：根切加工齿数及中心距的确定：根据公式计算得出齿条型插齿刀加工标准圆柱直齿轮不产生根切最少齿数为：变位齿轮传动几何尺寸计算齿条型刀具切制变位齿轮如图5所示，切制正变位齿轮时，由于刀具节线上的齿槽宽增大了故切制出的齿轮分度圆上的齿厚也增加了正变位齿轮的分度圆齿厚为若为负变位齿轮，则上式中的x为负值。根据式(2)就算得到齿条型插齿刀节线宽如表1本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于UG NX的新型齿轮范成加工虚拟样机的设计方法，其特征在于包括如下步骤：/n1)建立齿条型刀具范成模型：该齿条型刀具范成模型包括机架(1)及设置在机架(1)上的齿坯(2)、与齿坯(2)配合运动的齿条型插齿刀(3)；/n2)插齿刀转速设计：为实现清晰直观地展示范成加工动态效果，驱动插齿刀(3)运动的电机需保持低速转动，转速控制在r＝1/min转；/n3)插齿刀插齿频率设计：为实现清晰直观地显示范成加工的动态效果，插齿频率为60f；/n4)根切加工齿坯齿数的选择：通过NX CAE仿真分析确定根切齿数。/n

【技术特征摘要】
1.基于UGNX的新型齿轮范成加工虚拟样机的设计方法，其特征在于包括如下步骤：
1)建立齿条型刀具范成模型：该齿条型刀具范成模型包括机架(1)及设置在机架(1)上的齿坯(2)、与齿坯(2)配合运动的齿条型插齿刀(3)；
2)插齿刀转速设计：为实现清晰直观地展示范成加工动态效果，驱动插齿刀(3)运动的电机需保持低速转动，转速控制在r＝1/min转；
3)插齿刀插齿频率设计：为实现清晰直观地显示范成加工的动态效果，插齿频率为60f；
4)根切加工齿坯齿数的选择：通过NXCAE仿真分析确定根切齿数。


2.如权利要求1所述的基于UGNX的新型齿轮范成加工虚拟样机的设计方法，其特征在于通过设置插齿刀参数来建立插齿刀虚拟模型，所述插齿刀参数为：齿数Z1＝18，模数m1＝6，齿厚B1＝10；插齿刀相关参数根据以下公式计算：








3.如权利要求1所述的基于UGNX的新型齿轮范成加工虚拟样机的设计方法，其特征在于齿坯参数的选择及计算：齿坯和插齿刀齿数相同，齿数、齿顶高及齿坯厚度...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐文俊，郑丽文，林钰珍，巫少龙，
申请(专利权)人：衢州职业技术学院，
类型：发明
国别省市：浙江;33