浅谈链轮生产的加工工艺

浅谈链轮生产的加工工艺摘要链轮产品现已成为国民经济中不可缺少的重要机械基础传动件产品，并被广泛应用于矿山机械、农业机械、工程机械、林业机械、石油化工、自动流水线等传动机械上，可见链轮产品应用之广。本次设计的课题是传送机构之一的链轮的设计与加工。主要设计内容包括：链轮的未来发展现状和趋势，链轮的定义和链传动的优缺点，链轮的主要参数选择链轮大小及相关参数，相关CAD/CAM软件的使用，链轮的模拟与仿真和加工零件的安装与夹具的选择。关键词：链轮；链轮传动参数；链轮的加工。2目录一绪论.............................................................1二链轮.............................................................22.1链轮的定义...................................................22.2链轮传动的优点...............................................3三链轮的分析......................................................33.1链传动的主要参数选择........................................43.1.1连的节距与排数..........................................43.1.2链轮的齿数和传动比......................................43.2计算链轮齿数和传动比........................................5四链轮的造型......................................................64.1相关CAD/CAM软件的使用......................................64.2链轮的模拟与仿真............................................74.2.1刀具路径的生成..........................................74.2.2链轮在UG中的仿真与G代码生成............................8五链轮的加工工艺的制定.............................................95.1链轮加工工艺的分析主要包括的内容.............................85.1.1数控加工工艺分析.........................................85.1.2机床的合理运用...........................................95.2加工零件的安装与夹具的选择..................................105.2.1定位安装的基本原则......................................105.2.2选择夹具的基本原则......................................105.3加工工艺卡片的制定..........................................105.3.1普车上的加工............................................105.3.2加工中心、线切割上的加工................................12结论...............................................................12参考文献...........................................................153致谢...........................................................171一绪论链轮广泛应用于工业、农业、军事、医疗卫生、科技等方面，是各种领域的中间环节。链轮在生活中的角色决定了他的加工与设计也是必须达到最合理化。链传动是一种具有中间挠性件的非共轭啮合传动，它具备齿轮传动和带传动部分的优势以及特性。当然链轮传动也具有它自身的独特性。其优势为：轴间距范围大，传动比一定，吸振能力强，对恶劣环境有一定的适应能力，工作可靠作用于轴上的力较小；其缺点则是：运转的瞬时速度不均匀，高速时不如带传动平稳（齿形链较好）；链条工作时，特别是因磨损产生伸长之后，容易引起共振，因而需增设张紧和减振装置。随着我国经济快速的发展，链轮齿形设计水平在不断的改进提高。目前我国一直沿用前苏联和欧洲的三圆弧一直线齿形，虽然传动性能较好，但设计和制造相对复杂。但美国摩斯公司推出的采用30度压力角的渐开线齿形，由其组成的链传动称为HV链传动，具有良好的高速传动性能。另一个显著的特点是CAD/CAM技术的应用，直接推动了链轮技术的发展。链轮绘图软件已进入市场，运用这些软件只要输入有关参数，如配用链条的相关尺寸，链轮结构形式，齿数等等，即可很快绘制出链轮工作图。再次，非圆链轮技术得到了发展和应用。从链轮产品的发展现状看，目前我国链轮产品已不能满足国内和国际市场发展的要求。主要是我国的链轮企业中具有现代化、规模化的大型生产企业不多，生产工艺长期得不到改进，生产装备的改造往往滞后于产品发展的需要，链轮产品的品牌意识淡薄（国内的链轮产品属国家名牌产品的甚微，属国际品牌的几乎为零，出口的链轮产品绝大多数为贴牌生产），链轮产品的附加值较低、专业化的技术力量普遍较弱，市场竞争不很规范，等等这些因素已严重地制约了我国的链轮行业的发展。但随着国外厂商在中国投资设立链轮企业的步伐的加快，新一轮发展中占得先机，众多国内链轮企业都加大了设备更新换代和技术改造，并提高企业管理水平，这必将使整个链轮行业的整体水平迈上一个新的台阶。链轮企业的基本建设及技术改造已由量的扩张转向质的提高，一般中小企业在前几年进2行粗放型技改的基础上，开始注重对老设备的改造更新和先进设备的投入。大中型骨干企业在技改上一方面根据自己的实际需要进行拾遗补缺，另一方面在总结经验的基础上大胆创新。在行业内原国有企业进行改制、改组或股份制改造的同时，迅速崛起的民营企业和股份制企业已成为机械通用零部件行业的主力军。目前我国链轮行业的主要重点企业中90％以上为民营或股份制企业，几乎已经没有国有企业。从链轮行业发展总体上说，标准链轮将会逐步退缩，市场的需求量将会逐步下降；而非标准链轮产品（规格按客户图纸要求确定尺寸）的需求量和所占整个链轮的市场份额将会明显上升，应该说非标链轮是整个链轮产品的一种发展方向，其市场潜力很大，具有广阔的发展前景。同时由于同步带轮既有皮带轮传动的优势，又有链轮传动的特点，因此，同步带轮在整个链传动件产品中的市场份额将会大幅度提升，其发展前景也将十分乐观，其市场潜力将是不可估量的。综上所述，非标链轮和同步带轮在整个链轮等传动件系列产品中代表着未来的发展方向和总的发展趋势，其市场潜力巨大，具有广阔的发展前景。二链轮2.1链轮的定义链轮(sprocket)[sprocketwheel]∶带嵌齿式扣链齿的轮子,用以与节链环或缆索上节距准确的块体相啮合[chainwheel]∶一种实心或带辐条的齿轮,与(滚子)链啮合以传递运动。图2-1-1简单的链轮32.2链轮传动的优点2.2.1运行平稳，不易产径向跳动和振动。2.2.2零件不容易，延长使用寿命。2.2.3更新方便简单，易于操作。三链轮的分析链传动是一种具有中间挠性件（链条）的啮合传动，它同时具有刚柔特点,是一种应用十分广泛的机械传动形式。如下图所示，链传动由主动链轮1，从动链轮2和中间挠性件（链条）3组成，通过链条的链节与链轮上的轮齿相啮合传递运动和动力。图3-1-1简单的链传动3.1链传动的主要参数选择3.1.1连的节距与排数链节距越大，则链的零件尺寸越大，承载力越强，但传动时的不平稳性，动载荷和噪声也越大。链的排数越多，则其承载力越强，传动的轴向尺寸也越大。因此，选择链条时应在满足承载力要求的前提下，尽量选择较小节距的双排链，当在高速大功率时，可选择小节距的多排链。本设计采用小节距单排链，链轮是与链子是配套的，测的链子的节距P为12.7，查表得链子上的滚子直径rd为7.95。43.1.2链轮的齿数和传动比为保证传动平稳，减少冲击和动载荷，小链轮Z1不宜过小（一般应大于17），大链轮齿数不宜过多，齿数过多除了增加传动的尺寸和重量外，还会出现跳齿和脱链等现象。原先齿数18个，链轮齿面采用的是两段圆弧设计,对于齿数Z大于19个可以采用直线—圆弧设计，由于滚子链的传动比i(i=Z2/Z1),不宜大于7，一般推荐i=2～3.5，只有在低速时i才可取的大一点，i过大链条在小链轮上的包角减小，啮合的齿数减小，从而加速轮齿的摩损，这里设计时选择链轮齿数为22个。3.2计算链轮齿数和传动比一般设计链传动时的已知条件为：传动的用途和工作情况，原动机的类型，需要传递的功率，主动轮的转速，传动比以及外廓安装尺寸等。链传动的设计计算一般包括，确定滚子链的型号、链节距、链节数，选择链轮的齿数、材料、结构、绘制链轮工作图。计算参数如下：链轮节圆直径：d=)/180sin(0Zp=89.239mm(p为节距，z为齿数)链轮齿顶圆直径：ad=d+0.9rd(这里可取小点取95，rd为滚子直径)链轮参数对照图为图1,在Autocad中完成的链轮齿形设计见图2齿根圆直径：fd=d-21r=81.21(其中1r=0.505rd)齿沟角为:=058(根据P/rd1.6时查得)压力角为:=030-Z0180=082.215图3-2-1齿形的参数图3-2-2直线—圆弧齿形四链轮的造型目前，国内很多企业开始使用UG、Pro/Engineer、I-DEAS、Euclid-IS等国际通用软件，个别厂家还引进了Moldflow、C-Flow、DYNAFORM、Optris和MAGMASOFT等CAE软件，本设计选择的是UG-NX软件。4.1相关CAD/CAM软件的使用AutoCAD是人们用的最为广泛的软件之一。图二在AutoCAD中完成后，以*.dwg格式保存,因为要在UG中加工零件,所以最好以*.igs格式保存最好,因为AutoCAD中没有*.igs格式保存,所以导到北航的CAXA软件中以*.igs保存,再以*.igs导到UG软件中,在UG软件中完成的三维造型如图4-1所示6图4-1-1链轮的造型4.2链轮的模拟与仿真4.2.1刀具路径的生成在UG软件中所有的参数设置好后，可以生成相应的刀具路径。在PLANAR_MILL主对话框中选择刀轨生成按钮，出现显示参数对话框，去掉两个钩，单击确认即可产生刀具轨迹，如图4-2-1所示：图4-2-1加工刀路图中红色表示G00速度，由机床指定；黄色表示进刀速度1000mm/min，蓝色表示正常加工的速度1500mm/min。4.2.2链轮在UG中的仿真与G代码生成7刀轨生成后，UG软件便可以进行链轮的仿真，选择2D动态，单击播放，如图4-2-2所示：图4-2-2链轮的仿真可在UG软件中模拟后，经后处理生成G代码，以文件名LIANLUN.nc保存。部分的NC代码如下：%O0001(CL2_igs)(TOOLNAME:MILL)G91G28Z0.0G05.1Q1G40G49G17G80G90G54G00X0.Y0.S2500M03…X20.234Y-46.269R50.5X19.032Y-46.52R3.X16.927Y-45.658R3.…8G00Z10.M05M09G91G28Z0.0G05.1Q0M30G代码生成后，用CIMCOEd