1、引言

　　汽車后橋直齒錐齒輪采用精密鍛造成形工藝。作為一種少無切削加工工藝，在國內汽車生產中已獲得普遍使用，只在精度高的場合保留切削工藝。我廠生產的 457 橋的半軸齒輪和行星齒輪必須采用精鍛工藝制造才能滿足產品圖紙要求。齒輪的模具電極也無法采用精密刨齒機加工，只有通過CAD/CAM一體化完成對模具電極的加工，再利用電火花成型工藝加工齒輪模具。

　　2、運用 Pro/E 對齒輪零件以及齒輪模具電極、夾具電極、標準輪的實體建模

　　2.1 首先運用齒輪設計原理，對齒輪產品圖紙信息進行轉化和分析，盡量掌握產品設計師的設計思想，計算出齒輪的高度變位系數( x )、切向變位系數( x S )、基圓半徑( d b )、當量齒數( Zv )等參數。接著根據加工工藝對齒輪鍛件、模具電極、夾具電極(機加時以齒面定位的夾具所用電極)以及標準輪(齒輪配對檢查齒側間隙時用)進行設計。圖 1 為 457 橋半軸齒輪產品簡圖。

　　2.2 、齒輪實體建模的過程

　　a 、齒輪大端與小端的漸開線曲線的生成

　　利用曲線—從方程選項，指定坐標系，輸入方程式，生成所需要的漸開線。

　　以下為漸開線方程式：

　　r0=r b

　　t0=t*60

　　x0=(cos(t0)+t0*pi/180*(sin(t0)))*r0

　　y0=(sin(t0)-t0*pi/180*(cos(t0)))*r0

　　theta=-(tan(alpha)-alpha*pi/180)*180/pi-90/Z V

　　x=x0*cos(theta)-y0*sin(theta)

　　y=x0*sin(theta)+y0*cos(theta)

　　z=0 式中 alpha —齒輪壓力角

　　r b —基圓半徑

　　b 、對漸開線曲線進行鏡像，運用曲線—草繪選項，繪制大小端齒形曲線(如圖 2 )，然后使用曲面—高級—邊界，選取大小端齒形曲線，建立齒形曲面，對此曲面進行復制、陣列等一系列操作，就完成了齒輪的實體建模。

　　模具電極和夾具電極的建模過程與此大同小異。圖 3 、 4 分別為半軸齒輪和行星齒輪的三維造型，圖 5 為模具電極的三維造型。

　　c 、進入 Pro/Mechanism 模塊對差速器進行機構運動仿真

　　機構仿真技術就是用戶通過對機構添加運動副驅動器，使其運動起來，以實現機構的運動模擬。把兩個半軸輪與四個行星輪裝配在一起進入 Pro/Mechanism 模塊，運用機構的后處理功能對其進行運動軌跡、位移、干涉以及齒面間隙的分析。圖 6 為差速器機械仿真過程中的圖形。

　　3 、模具電極、夾具電極與標準輪的數控編程加工

　　3.1 PowerMILL 軟件

　　PowerMILL 是世界領先的 2-5 軸專業 CAM 加工系統，能最大限度地優化刀具路徑來提高用戶的加工效率; PowerMILL 的殘留模型技術非常方便和容易地對加工的每個過程進行控制; PowerMILL 的刀桿刀柄干涉檢查分析及實體仿真確保加工安全性; PowerMILL 面向檢體模型的加工策略確保生成全程無過切的刀具路徑，使用 PowerMILL 生成的刀具路徑和 NC 程序，最讓我們公司的操作者和編程員放心。

　　3.2 編程過程

　　a、輸入模型和設置毛坯

　　通過 Ps-Exchange 專用數據接口，把模型由 Pro/engineer 格式轉化為 dmt 格式，輸入到 PowerMILL 中。然后根據坯料的具體形狀通過邊界生成需要的異形毛坯。

　　b 、 確定加工工藝、加工策略以及工藝參數

　　依據模具電極、夾具電極和標準輪的造型，粗加工采用區域清除模型策略，而半精和精加工都采用等高精加工策略，并輸入相應的下切步距、進給速度和主軸轉速等參數，PowerMILL 的計算速度特別快，短時間就生成優化合理的刀具路徑。

　　c 、 后處理

　　PowerMILL 支持世界上的幾十種機床的后置處理，選擇適合我們公司的 fanuc.opt 的后置，生成機床所需要的數控加工程序( *.Tap )。

　　3.3 、檢測電極和標準輪

　　加工完后，套上錐度芯軸，在萬能測齒機進行了檢測。根據檢測結果模具電極和標準輪都達到國家標準 4 級精度，滿足了精度要求。

　　4 、結束語

　　自從我們公司采用世界上先進的 CAD/CAM 軟件后，解決了 457 橋錐齒精鍛存在的很多難題，不僅大大提高我們的生產效率，縮短了加工時間，延長了刀具的壽命，并使所有工裝和檢具的精度大大提高，從而使產品質量上了一個臺階。此后，我們又利用 CAD/CAM 軟件，應用到 390 橋錐齒輪等的開發和制造中，取得了良好的經濟效益。