机械传动零件机械加工工艺性设计

机械传动零件机械加工工艺性设计

张婉莹高青松

陕西长岭电子科技有限责任公司陕西省721006

摘要：随着科技的进步，机械加工工艺越来越先进。机械传动零件的机械加工普遍选用数控加工方法，零件加工的优劣不仅跟数控编程人员所掌握的专业知识及技术水平密切相关，更与零件设计的工艺性密不可分。只有设计人员充分了解机械传动零件的结构特点及精度要求，掌握基本的专业知识，具备一定技术水平，才能保证机械传动零件的加工质量，才能有效避免零件机械加工中的资源浪费并减少废品率，节省加工成本。分析机械加工工艺设计特点和设计原则。

关键词：机械传动零件；机械加工；原则

引言

在齿轮传动零件（如渐开线齿轮，圆弧锥齿轮，蜗轮蜗杆等）的加工中，常常需要对其加工过程进行仿真，以模拟其粗、精加工过程，检验加工参数、尺寸和刀具设计选择是否合理，根切程度的大小等，以便及时调整；许多齿轮零件为空间复杂曲面，如果根据齿轮啮合原理，进行数值运算，再通过CAD软件如I-DEAS、UG、Pro/E进行手工建模，则工作量大，通用性差，而通过仿真则可以生成三维模型。在其他传动方式中，如谐波传动、丝杠传动、特种螺旋传动等，其零件的加工也常常需要通过仿真来检验刀具设计选择是否满足需要，精度是否足够，其数控加工刀具路径如何，是否存在干涉等。机械传动方式的不同，其传动零件及其加工也多种多样。以齿轮加工为例，可以分为展成法、成形法、金属切削法、电火花法、冷挤压法等。无论加工方法如何，其加工仿真主要根据加工原理，使刀具和工件相对运动而进行切削加工。因此需要加工仿真齿轮时：1）应首先根据数学模型生成刀具和毛坯；2）根据加工原理确定刀具和毛坯的相对运动关系；3）在相关的开发程序或平台上产生进给运动，或进行布尔运算，或利用CAM软件进行数控加工仿真。本文以渐开线内螺旋齿轮和特种螺旋传动机构的加工仿真为例进行讨论。

1机械传动零件机械加工工艺的主要特征

1.1加工工艺程序的设定严密而精确

现阶段，我国机械制造企业零件加工大多采用数控加工。数控加工不仅解放了劳动力，更显著提高了零件加工的精度及质量。但这一加工方式也存在一定的缺陷，由于在数控加工过程中人为的干涉更少，工作人员可能无法对零件加工中出现的各种问题进行及时的调整，进而导致零件报废甚至出现生产安全事故。这就要求在进行数控加工过程中，设定更加严密而精确的加工工艺。

1.2数学模型计算

为了保证机械传动零件机械加工的精度，要求在进行数控加工的过程中需要对数学模型进行一定程度的应用，并由此来对零件图纸与编程尺寸的设定值进行有效的计算。就目前情况而言，零件进行机械加工时一般都是采用数控模式，因此在加工操作之前，需要进行相应的编程设计，并在此基础之上利用数学模型对零件尺寸进行一定的转换，使其成为几何模型，最后再对零件加工的尺寸进行计算，这样一来，各项数据的精确程度将得到大大的提高。

2机械传动零件机械加工工艺的设计原则

2.1定位基准选择原则

定位基准的定义是指在零件进行加工时，用以确定工件在机床上或是夹具中正确采用的基准，在加工毛坯件的过程中使用的是最原始的未经加工的表面，被称作粗基准。零件在完成原始加工后再进行加工的话使用的是已经经过加工的定位基准，即精基准。所以选择什么样的表面作为定位基准对零件加工起着重要作用，它与零件加工的质量及夹具结构的选择密切相关。所以在进行零件机械加工中粗基准和精基准的选择应严格遵循一定选取原则。（1）粗基准的选取原则。选择粗基准进行零件机械加工的话，主要是基于以下两个方面：首先是加工表面必要存有充足的余量；其次不加工那一面的表面尺寸和位置也必须要符合图样要求。如果选用粗基准的话，应确保零件表面更便于实施定位、装夹及加工的操作，且所使用的夹具结构更为简易；同时，还要确定加工面和非加工面是否有精确的位置选择，通常情况下我们定义不加工面为粗基准。通常粗基准的选取条件主要是为满足重要表面加工后的余量小且均匀，如果要求未加工面的多个加工表面的加工余量小而分布均匀，那么应选择能使未加工面所使所选的粗精准的位置误差可以均匀分布到未加工表面的粗基准。粗基准面需尽可能的保证平整，如此可为精准定位提供保障。（2）精基准的选择原则。首先考虑定位、装夹以及加工等操作是否便捷，如果零件通过其中一组精基准定位验证了可以使其余多数面加工相对比较方便，那么应将这些表面在加工工序中统一采用这组基准进行定位。遵循基准重合原则，表面最后进行精加工时，应同时保证其位置精度，当使用基准统一原则后，通过定位仍无法对位置精度的其他面进行精加工时，则必须采用基准重合原则。遵循自为基准原则，对于一些要求加工余量小且均匀的精加工工序，可选择加工表面本身作为定位基准。

2.2机械传动零件表面加工方法选择的原则

不同的零件表面，由于零件的质量技术指标、结构特点、材料各不相同，要求在进行零件表面加工时必须充分了解，以制定出合适的加工方法。确定加工方法时，需要先明确零件最后的加工方法，再采取由后向前步步推导的形式明确前面工序的加工方法。（1）经济性原则。首先在零件加工时，对设备条件、时间要求、技术水平等进行分析，确定加工的适用性；其次明确加工精确度的合理范围，为确保加工后的零件更加符合要求，必须保证零件表面加工的精确度、粗糙度与精确度范围相符合。（2）适应性原则。加工方法要根据不同的生产类型而进行适当的选择，对小批量生产的零件，采用普通机床和常规的加工方法即可。反之，则采用先进高效的机床设备和加工方法应用于大批量生产，提高效率。（3）匹配性原则。要求零件加工方法和加工要求要结合实际情况，严格执行，避免盲目匹配，同时还应充分利用现有资源。坚持加工方法与加工表面的形状（位置）精确度、设备条件、材料性质及人员技术水平相匹配的原则。

2.3机械传动零件加工工艺顺序选择原则

对于零件加工工艺而言，它主要存在着三个阶段，分别为粗加工阶段、半精加工阶段以及精加工阶段，三个阶段加工的侧重点有所不同，粗加工阶段主要是对加工零件表面的余料进行一定程度的切削；半精加工阶段是基于粗加工阶段之上对零件表面进行二次加工；而精加工阶段是对经过两道加工工序的零件进行完善，保证其精度。值得一提的是，在实际过程中还存在着精细加工阶段，这一加工阶段是在精加工阶段之后，主要是对一些要求很高的零件进行加工。在选择机械传动零件加工工艺顺序时，一般会运用到工序分散原则与工序集原则，前者的优势表现在能够对工艺时间进行合理的缩减，有益于产品的更换；后者的优势则表现在能够对生产程序进行一定程度的简化，并由此实现对于加工效率的提高。

结语

本文主要针对机械传动零件机械加工工艺性设计进行研究与分析。首先对机械传动零件机械加工工艺及其特征进行了一定程度上的阐述，指出了机械传动零件机械加工工艺具有数学模型计算、加工工艺内容详细以及加工工艺程序设定精确三大特征。然后在此基础之上对机械传动零件机械加工工艺的设计需要遵循的大基本原则进行了分析，分别为定位基准选择原则、机械传动零件表面加工方法选择原则以及机械传动零件加工工艺顺序选择原则。

参考文献：

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