淺談鏈輪生產(chǎn)的加工工藝

淺談鏈輪生產(chǎn)的加工工藝摘要鏈輪產(chǎn)品現(xiàn)已成為國民經(jīng)濟中不可缺少的重要機械基礎(chǔ)傳動件產(chǎn)品，并被廣泛應(yīng)用于礦山機械、農(nóng)業(yè)機械、工程機械、林業(yè)機械、石油化工、自動流水線等傳動機械上，可見鏈輪產(chǎn)品應(yīng)用之廣。本次設(shè)計的課題是傳送機構(gòu)之一的鏈輪的設(shè)計與加工。主要設(shè)計內(nèi)容包括：鏈輪的未來發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢，鏈輪的定義和鏈傳動的優(yōu)缺點，鏈輪的主要參數(shù)選擇鏈輪大小及相關(guān)參數(shù)，相關(guān)CAD/CAM軟件的使用，鏈輪的模擬與仿真和加工零件的安裝與夾具的選擇。關(guān)鍵詞：鏈輪；鏈輪傳動參數(shù)；鏈輪的加工。目錄一緒論 1二鏈輪 22.1鏈輪的定義 22.2鏈輪傳動的優(yōu)點 3三鏈輪的分析 33.1鏈傳動的主要參數(shù)選擇 43.1.1連的節(jié)距與排數(shù) 43.1.2鏈輪的齒數(shù)和傳動比 43.2計算鏈輪齒數(shù)和傳動比 5四鏈輪的造型 64.1相關(guān)CAD/CAM軟件的使用 64.2鏈輪的模擬與仿真 74.2.1刀具路徑的生成 74.2.2鏈輪在UG中的仿真與G代碼生成 8五鏈輪的加工工藝的制定 95.1鏈輪加工工藝的分析主要包括的內(nèi)容 105.1.1數(shù)控加工工藝分析 105.1.2機床的合理運用 105.2加工零件的安裝與夾具的選擇 115.2.1定位安裝的基本原則 115.2.2選擇夾具的基本原則 115.3加工工藝卡片的制定 115.3.1普車上的加工 115.3.2加工中心、線切割上的加工 11結(jié)論 14參考文獻 16致謝 17PAGE16一緒論鏈輪廣泛應(yīng)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、軍事、醫(yī)療衛(wèi)生、科技等方面，是各種領(lǐng)域的中間環(huán)節(jié)。鏈輪在生活中的角色決定了他的加工與設(shè)計也是必須達到最合理化。鏈傳動是一種具有中間撓性件的非共軛嚙合傳動，它具備齒輪傳動和帶傳動部分的優(yōu)勢以及特性。當(dāng)然鏈輪傳動也具有它自身的獨特性。其優(yōu)勢為：軸間距范圍大，傳動比一定，吸振能力強，對惡劣環(huán)境有一定的適應(yīng)能力，工作可靠作用于軸上的力較??；其缺點則是：運轉(zhuǎn)的瞬時速度不均勻，高速時不如帶傳動平穩(wěn)（齒形鏈較好）；鏈條工作時，特別是因磨損產(chǎn)生伸長之后，容易引起共振，因而需增設(shè)張緊和減振裝置。隨著我國經(jīng)濟快速的發(fā)展，鏈輪齒形設(shè)計水平在不斷的改進提高。目前我國一直沿用前蘇聯(lián)和歐洲的三圓弧一直線齒形，雖然傳動性能較好，但設(shè)計和制造相對復(fù)雜。但美國摩斯公司推出的采用30度壓力角的漸開線齒形，由其組成的鏈傳動稱為HV鏈傳動，具有良好的高速傳動性能。另一個顯著的特點是CAD/CAM技術(shù)的應(yīng)用，直接推動了鏈輪技術(shù)的發(fā)展。鏈輪繪圖軟件已進入市場，運用這些軟件只要輸入有關(guān)參數(shù)，如配用鏈條的相關(guān)尺寸，鏈輪結(jié)構(gòu)形式，齒數(shù)等等，即可很快繪制出鏈輪工作圖。再次，非圓鏈輪技術(shù)得到了發(fā)展和應(yīng)用。從鏈輪產(chǎn)品的發(fā)展現(xiàn)狀看，目前我國鏈輪產(chǎn)品已不能滿足國內(nèi)和國際市場發(fā)展的要求。主要是我國的鏈輪企業(yè)中具有現(xiàn)代化、規(guī)?；拇笮蜕a(chǎn)企業(yè)不多，生產(chǎn)工藝長期得不到改進，生產(chǎn)裝備的改造往往滯后于產(chǎn)品發(fā)展的需要，鏈輪產(chǎn)品的品牌意識淡?。▏鴥?nèi)的鏈輪產(chǎn)品屬國家名牌產(chǎn)品的甚微，屬國際品牌的幾乎為零，出口的鏈輪產(chǎn)品絕大多數(shù)為貼牌生產(chǎn)），鏈輪產(chǎn)品的附加值較低、專業(yè)化的技術(shù)力量普遍較弱，市場競爭不很規(guī)范，等等這些因素已嚴重地制約了我國的鏈輪行業(yè)的發(fā)展。但隨著國外廠商在中國投資設(shè)立鏈輪企業(yè)的步伐的加快，新一輪發(fā)展中占得先機，眾多國內(nèi)鏈輪企業(yè)都加大了設(shè)備更新?lián)Q代和技術(shù)改造，并提高企業(yè)管理水平，這必將使整個鏈輪行業(yè)的整體水平邁上一個新的臺階。鏈輪企業(yè)的基本建設(shè)及技術(shù)改造已由量的擴張轉(zhuǎn)向質(zhì)的提高，一般中小企業(yè)在前幾年進行粗放型技改的基礎(chǔ)上，開始注重對老設(shè)備的改造更新和先進設(shè)備的投入。大中型骨干企業(yè)在技改上一方面根據(jù)自己的實際需要進行拾遺補缺，另一方面在總結(jié)經(jīng)驗的基礎(chǔ)上大膽創(chuàng)新。在行業(yè)內(nèi)原國有企業(yè)進行改制、改組或股份制改造的同時，迅速崛起的民營企業(yè)和股份制企業(yè)已成為機械通用零部件行業(yè)的主力軍。目前我國鏈輪行業(yè)的主要重點企業(yè)中90％以上為民營或股份制企業(yè)，幾乎已經(jīng)沒有國有企業(yè)。從鏈輪行業(yè)發(fā)展總體上說，標準鏈輪將會逐步退縮，市場的需求量將會逐步下降；而非標準鏈輪產(chǎn)品（規(guī)格按客戶圖紙要求確定尺寸）的需求量和所占整個鏈輪的市場份額將會明顯上升，應(yīng)該說非標鏈輪是整個鏈輪產(chǎn)品的一種發(fā)展方向，其市場潛力很大，具有廣闊的發(fā)展前景。同時由于同步帶輪既有皮帶輪傳動的優(yōu)勢，又有鏈輪傳動的特點，因此，同步帶輪在整個鏈傳動件產(chǎn)品中的市場份額將會大幅度提升，其發(fā)展前景也將十分樂觀，其市場潛力將是不可估量的。綜上所述，非標鏈輪和同步帶輪在整個鏈輪等傳動件系列產(chǎn)品中代表著未來的發(fā)展方向和總的發(fā)展趨勢，其市場潛力巨大，具有廣闊的發(fā)展前景。二鏈輪2.1鏈輪的定義鏈輪(sprocket)[sprocketwheel]∶帶嵌齒式扣鏈齒的輪子,用以與節(jié)鏈環(huán)或纜索上節(jié)距準確的塊體相嚙合[chainwheel]∶一種實心或帶輻條的齒輪,與(滾子)鏈嚙合以傳遞運動。圖2-1-1簡單的鏈輪2.2鏈輪傳動的優(yōu)點2.2.1運行平穩(wěn)，不易產(chǎn)徑向跳動和振動。2.2.2零件不容易，延長使用壽命。 2.2.3更新方便簡單，易于操作。三鏈輪的分析鏈傳動是一種具有中間撓性件（鏈條）的嚙合傳動，它同時具有剛?cè)崽攸c,是一種應(yīng)用十分廣泛的機械傳動形式。如下圖所示，鏈傳動由主動鏈輪1，從動鏈輪2和中間撓性件（鏈條）3組成，通過鏈條的鏈節(jié)與鏈輪上的輪齒相嚙合傳遞運動和動力。圖3-1-1簡單的鏈傳動3.1鏈傳動的主要參數(shù)選擇3.1.1連的節(jié)距與排數(shù)鏈節(jié)距越大，則鏈的零件尺寸越大，承載力越強，但傳動時的不平穩(wěn)性，動載荷和噪聲也越大。鏈的排數(shù)越多，則其承載力越強，傳動的軸向尺寸也越大。因此，選擇鏈條時應(yīng)在滿足承載力要求的前提下，盡量選擇較小節(jié)距的雙排鏈，當(dāng)在高速大功率時，可選擇小節(jié)距的多排鏈。本設(shè)計采用小節(jié)距單排鏈，鏈輪是與鏈子是配套的，測的鏈子的節(jié)距P為12.7，查表得鏈子上的滾子直徑為7.95。3.1.2鏈輪的齒數(shù)和傳動比為保證傳動平穩(wěn)，減少沖擊和動載荷，小鏈輪Z1不宜過?。ㄒ话銘?yīng)大于17），大鏈輪齒數(shù)不宜過多，齒數(shù)過多除了增加傳動的尺寸和重量外，還會出現(xiàn)跳齒和脫鏈等現(xiàn)象。原先齒數(shù)18個，鏈輪齒面采用的是兩段圓弧設(shè)計,對于齒數(shù)Z大于19個可以采用直線—圓弧設(shè)計，由于滾子鏈的傳動比i(i=Z2/Z1),不宜大于7，一般推薦i=2～3.5，只有在低速時i才可取的大一點，i過大鏈條在小鏈輪上的包角減小，嚙合的齒數(shù)減小，從而加速輪齒的摩損，這里設(shè)計時選擇鏈輪齒數(shù)為22個。3.2計算鏈輪齒數(shù)和傳動比一般設(shè)計鏈傳動時的已知條件為：傳動的用途和工作情況，原動機的類型，需要傳遞的功率，主動輪的轉(zhuǎn)速，傳動比以及外廓安裝尺寸等。鏈傳動的設(shè)計計算一般包括，確定滾子鏈的型號、鏈節(jié)距、鏈節(jié)數(shù)，選擇鏈輪的齒數(shù)、材料、結(jié)構(gòu)、繪制鏈輪工作圖。計算參數(shù)如下：鏈輪節(jié)圓直徑：d==89.239mm(p為節(jié)距，z為齒數(shù))鏈輪齒頂圓直徑：=d+0.9(這里可取小點取95，為滾子直徑)鏈輪參數(shù)對照圖為圖1,在Autocad中完成的鏈輪齒形設(shè)計見圖2齒根圓直徑：=d-2=81.21(其中=0.505)齒溝角為:=(根據(jù)P/<1.6時查得)壓力角為:=-=圖3-2-1齒形的參數(shù)圖3-2-2直線—圓弧齒形四鏈輪的造型目前，國內(nèi)很多企業(yè)開始使用UG、Pro/Engineer、I-DEAS、Euclid-IS等國際通用軟件，個別廠家還引進了Moldflow、C-Flow、DYNAFORM、Optris和MAGMASOFT等CAE軟件，本設(shè)計選擇的是UG-NX軟件。4.1相關(guān)CAD/CAM軟件的使用AutoCAD是人們用的最為廣泛的軟件之一。圖二在AutoCAD中完成后，以*.dwg格式保存,因為要在UG中加工零件,所以最好以*.igs格式保存最好,因為AutoCAD中沒有*.igs格式保存,所以導(dǎo)到北航的CAXA軟件中以*.igs保存,再以*.igs導(dǎo)到UG軟件中,在UG軟件中完成的三維造型如圖4-1所示圖4-1-1鏈輪的造型4.2鏈輪的模擬與仿真4.2.1刀具路徑的生成在UG軟件中所有的參數(shù)設(shè)置好后，可以生成相應(yīng)的刀具路徑。在PLANAR_MILL主對話框中選擇刀軌生成按鈕，出現(xiàn)顯示參數(shù)對話框，去掉兩個鉤，單擊確認即可產(chǎn)生刀具軌跡，如圖4-2-1所示：圖4-2-1加工刀路圖中紅色表示G00速度，由機床指定；黃色表示進刀速度1000mm/min，藍色表示正常加工的速度1500mm/min。4.2.2鏈輪在UG中的仿真與G代碼生成刀軌生成后，UG軟件便可以進行鏈輪的仿真，選擇2D動態(tài)，單擊播放，如圖4-2-2所示：圖4-2-2鏈輪的仿真可在UG軟件中模擬后，經(jīng)后處理生成G代碼，以文件名LIANLUN.nc保存。部分的NC代碼如下：%O0001(CL2_igs)(TOOLNAME:MILL)G91G28Z0.0G05.1Q1G40G49G17G80G90G54G00X0.Y0.S2500M03…X20.234Y-46.269R50.5X19.032Y-46.52R3.X16.927Y-45.658R3.…G00Z10.M05M09G91G28Z0.0G05.1Q0M30G代碼生成后，用CIMCOEdit軟件打開后模擬，傳送加工中心即在線加工。CIMCO軟件模擬如圖4-2-3：圖4-2-3 CIMCO刀路該軟件被廣泛使用于模具加工中，既可以實現(xiàn)在線加工也可以將程序傳入機床內(nèi)存，提高了加工的效率。本設(shè)計中的鏈輪加工即采用該軟件的傳輸。五鏈輪的加工工藝的制定無論是手工編程還是自動編程，在編程前都要對所加工的零件進行工藝分析，擬定加工方案，選擇合適的刀具，確定切削用量。在編程中對一些工藝問題（如對刀點，加工路線等）也需做一些處理。因此程序編制中的工藝分析是一項十分重要的工作。5.1鏈輪加工工藝的分析主要包括的內(nèi)容5.1.1數(shù)控加工工藝分析數(shù)控加工工藝的分析主要內(nèi)容實踐證明，數(shù)控加工工藝分析主要包括以下個方面：5.1.1.1選擇適合在數(shù)控機床上加工的零件，確定工序內(nèi)容。5.1.1.2分析被加工零件圖樣，明確加工內(nèi)容及技術(shù)要求，在此基礎(chǔ)上確定零件的加工方案，制定數(shù)控加工工藝路線，如工序的劃分，加工順序的安排，與傳統(tǒng)加工順序的銜接等。5.1.1.3設(shè)計數(shù)控加工工序。如工步的劃分、零件的定位與加工的選擇、刀具的選擇、切削用量的確定等。5.1.1.4調(diào)整數(shù)控加工工序的程序。如對刀點，換刀點的選擇，加工路線的確定，刀具的補償。5.1.1.5分配數(shù)控加工中的容差。5.1.1.6處理數(shù)控機床上部分工藝指令?？傊?dāng)?shù)控加工工藝內(nèi)容較多，有些與普通機床加工相似，考慮到加工的經(jīng)濟性和此鏈輪的加工精度不高，一部分加工是在普通機床上完成。5.1.2機床的合理運用在數(shù)控機床上加工零件時一般有兩種情況。第一種情況：有零件圖樣和毛坯選擇加工件件的數(shù)控機床。第二種情況：已經(jīng)有了數(shù)控機床，要選擇適合在該機床上加工的零件。無論哪種情況，考慮因素主要有：毛坯的材料和類型、零件輪廓形狀復(fù)雜程度、尺寸大小、加工精度、零件數(shù)量、熱處理要求等。概括起來有三點：5.1.2.1要保證加工零件的技術(shù)要求，加工出合格產(chǎn)品。有利于提高生產(chǎn)率。5.1.2.2盡可能降低生產(chǎn)成本（加工費用）。由于在設(shè)計過程中，計算出鏈輪的齒頂圓直徑為，從市場中采購毛坯直徑為，厚30mm,材料為45鋼，加工數(shù)量1個。毛坯外圓的粗精加工都是在普通車床上完成的，車至外徑尺寸為，臺階外徑為。溝槽尺寸為10×10mm,因與軸承的配合精度不高，直接用的麻花鉆打孔至尺寸。第一道工序結(jié)束后選擇加工中心，調(diào)用UG編制好的后處理程序加工出鏈輪的齒型，最后在線切割機床上加工與軸轂配合的槽，尺寸為5×4mm，如圖：5.2加工零件的安裝與夾具的選擇5.2.1定位安裝的基本原則在數(shù)控機床上加工零件時，定位安裝的基本原則是，合理選擇定位基準和。夾緊方案，在選擇時應(yīng)注意一下幾點：5.2.1.1力求設(shè)計、工藝和編程計算的基準統(tǒng)一。5.2.1.2盡量減少裝夾次數(shù)，盡可能在一次定位裝夾后，加工出全部待加工表面。5.2.1.3避免采用占機人工調(diào)整式加工方案，以充分發(fā)揮數(shù)控機床的效能。5.2.2.選擇夾具的基本原則數(shù)控加工的特點對夾具提出兩個基本要求：一是要保證夾具的坐標方向與機床的坐標方向相對固定；二是要協(xié)調(diào)零件和機床坐標系的尺寸關(guān)系。除此之外還要考慮以下幾點：5.2.2.1當(dāng)零件加工批量不大時，應(yīng)盡量采用組合夾具，可調(diào)試夾具及其他通用夾具，以縮短生產(chǎn)準備時間，節(jié)省生產(chǎn)費用。5.2.2.2在成批生產(chǎn)時才考慮采用專用夾具并力求結(jié)構(gòu)簡單。5.2.2.3零件的裝卸要快速、快速、可靠，以縮短機床停頓時間。5.2.2.4夾具上各零件應(yīng)不妨礙機床對工件各表面的加工，即裝夾要開敞，其定位、夾緊機構(gòu)元件不能影響加工中的走刀（如產(chǎn)生碰撞等）。A.在普車上面的加工較為簡單，采用的夾具仍然是三爪卡盤，刀具分別為普通外圓車刀、切槽刀和的麻花鉆。B.在加工中心上面采用壓板、螺絲鎖緊的通用夾具如下圖，具體步驟如下：B1.先把加工中心工作臺擦干凈，在T型槽的兩側(cè)放兩塊高度相同的墊塊（此墊塊已在磨合上加工過）。B2.在該T型槽中裝入一高度適當(dāng)?shù)穆輻U，使鏈輪的孔穿過螺桿并將其放在墊塊上，在鏈輪的上表面放一適當(dāng)大小的壓板，用螺絲將其鎖緊。1-開口墊圈2-壓緊螺母3-帶螺紋圓柱銷4-I件5-墊塊B3.加工時對刀平面為工件的上表面，采用旋變器，轉(zhuǎn)速500r/min對刀，對刀原點在工件的中心，采用刀具為的硬質(zhì)合金銑刀，通過CIMCOEdit軟件。B4.線切割加工槽時，只需用壓板壓著工件的一端即可，然后根據(jù)尺寸畫出圖形，對一下刀，加工時才用慢走絲，加切削液。5.3加工工藝卡片的制定5.3.1普車上的加工工步內(nèi)容工藝設(shè)備主軸轉(zhuǎn)速切削速度進給量r/minm/minmm/r鏈輪的裝夾三爪卡盤///車其中一端面3mm外圓車刀3501100.2車外圓至尺寸95mm外圓車刀3501100.2車另一端面2mm外圓車刀3501100.2車外圓至尺寸95mm外圓車刀3501100.2車一臺階尺寸為mm，長5mm外圓車刀3501100.2切溝槽保證寬和高都為10mm刀寬為5mm的切槽刀，尾座、頂錐180600.1打孔至尺寸的麻花鉆180//5.3.2加工中心、線切割上的加工工步內(nèi)容工藝設(shè)備主軸轉(zhuǎn)速切削速度進給量r/minm/minmm/r鏈輪的裝夾通用夾具///確定工件原點旋變器500//銑鏈輪的齒型的硬質(zhì)合金25001500/割5×4mm的槽數(shù)控線切割機床///根據(jù)加工工藝卡片和零件的加工方法所述，加工出設(shè)計的鏈輪產(chǎn)品。部分加工圖片如圖所示：圖鏈輪的加工加工后的零件經(jīng)合適的調(diào)質(zhì)處理即可使用，加工出的產(chǎn)品如圖2：圖2成品鏈輪結(jié)論經(jīng)過一個多月的時間，畢業(yè)設(shè)計終于劃上一個句號了。本次設(shè)計是一個全面性的設(shè)計，是對大學(xué)課程的一個總結(jié)一次回顧。本次畢業(yè)設(shè)計翻閱了大量的參考書，鞏固了以往所學(xué)的機械制圖、公差與配合、制造工藝等相關(guān)知識，對許多課程和知識起到了穿針引線的作用，使我們對大學(xué)所學(xué)的全部知識進行一次重新的整理、理論聯(lián)系實際。更重要的是，通過本次畢業(yè)設(shè)計對我們所掌握的模具知識實際應(yīng)用能力起到了檢驗的作用，通過系統(tǒng)設(shè)計，知道自己的不足和缺陷。在設(shè)計過程中我們始終結(jié)合計算機進行設(shè)計，從零件的分析、造型，二維工程圖的轉(zhuǎn)化都使用CAXA、UG軟件。提高了我們對UG、CAXA、AutoCAD等軟件的應(yīng)用能力。通過了本次設(shè)計我們已初步掌握了工程技術(shù)人員的設(shè)計思想，掌握了數(shù)控的相關(guān)知識，已基本能獨立完成零件的設(shè)計與制造。在設(shè)計中，通過查閱網(wǎng)絡(luò)資料，向企業(yè)里的師傅和學(xué)校的導(dǎo)師請教，最大可能的了解到實際生產(chǎn)中產(chǎn)品的設(shè)計與加工，在設(shè)計中廣泛采用標準件，設(shè)計參數(shù)的選擇不局限于課本，而是根據(jù)實際情況來選擇和使用的，比如模具零件的熱處理硬度，按課本要求很多都要達到50HRC以上，而實際情況是只要達到25HRC左右就可以了，課本的取值相對比較保守。在設(shè)計中得到最大的收獲是：1.提高查閱參考資料的能力。能在不通的參數(shù)推薦值中選擇適合本設(shè)計的最佳值或方法。2.繼續(xù)鞏固各種基礎(chǔ)知識。比如材料力學(xué)、機械制圖、公差與配合、加工工藝等。并學(xué)會較靈活應(yīng)用，為設(shè)計機械模具打好基礎(chǔ)。3.