PPCNC在塑料齿轮制作中的应用

XX大学实验室开放基金项目（A类）

实 验 报 告

PPCNC在塑料齿轮制作中的应用

项目编号: 2012207 项目名称: PPCNC在塑料齿轮制作中的应用 项目负责人: XXXXX 项目负责人电话: XXXXXXXXXXXX 指导教师: XXX 所在单位: 机械基础实验教学中心 立项时间: XXXX年X月X日 填表日期: XXXX年X月X日

XX大学实验室与设备管理处

XXXX年制

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目录

目录······························································2 1.实验研究目的与意义··············································3 2. 实验原理、方法和工具···········································3 3.基于Solidworks和Mastercam软件的建模和模拟加工·················3 3.1 Solidworks软件中齿轮模型的建模·······························3 3.1.1 Solidworks软件简介······································3 3.1.2 齿轮的3D建模············································5 3.2基于Mastercams 的数控铣削加工直齿圆柱齿轮·····················6

3.2.1MasterCAM软件的功能介绍··································6 3.2.2MasterCAM软件数控编程工艺特点····························7 3.2.3 绘制边界盒，设定工件材料·································9 3.2.4 对齿轮齿形轮廓进行外形铣削加工···························9 3.2.5 对齿轮中间圆孔进行标准挖槽加工··························12 3.2.6 模拟刀具路径···········································15 3.2.7生成数控NC代码·········································15 3.3基于Mastercams 的数控铣削加工直齿圆锥齿轮····················16 3.3.1 绘制边界盒，设定工件材料·································16 3.3.2 对圆锥齿轮外形轮廓进行曲面粗加工放射状···················17 3.3.3 对圆锥齿轮外形轮廓进行曲面精加工放射状···················19 3.3.4对齿轮中间圆孔进行标准挖槽加工···························21 3.3.5模拟刀具路径·············································21 3.4 圆柱轴的加工·················································22 4.PPCNC加工······················································24 4.1 PPCNC设备简介··············································24 4.2 PPCNC主要技术参数及特点····································25 4.3 PPCNC实物加工···············································26 5.实验结果························································27 6.小结····························································28 附件······························································29

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1.实验研究目的与意义

(1)本实验项目是在利用PPCNC进行微小零件进行数控加工研究项目中一个子项目。通过利用PPCNC加工出完整的齿轮副，摸索出在PPCNC上有效制作塑料齿轮的方法，并形成一套完整易学的齿轮加工策略供初学者使用。同时少齿数齿轮在展成法加工中有不发生根切的最小齿数(Z≥17)的限制,故其加工一直被视为技术难点。因此本次利用PPCNC以便能摸索出加工少齿数尺寸的有效方法。

(2)齿轮材料和使用要求：

本次加工的齿轮有两种，分别为直齿圆柱齿轮和直齿圆锥齿轮，所用材料均为普通塑料。要求具有一定的机械强度，能正常传动受力，和承受一定程度的冲击。

2.实验原理、方法和工具

本次在PPCNC在加工塑料齿轮基于Solidworks三维建模、Mastercam刀路编辑模拟、NC数控加工等多项技术。其中核心是Mastercam辅助设计刀路，利用Mastercam软件不仅可以实现计算机辅助NC程序编制，还可以实现计算机辅助设计制造一体化。 。 所用工具如下：

软件类：Solidworks、Mastercam、PPCNC操作软件 设备类：PPCNC（个人便携式数控机床）

3.基于Solidworks和Mastercam软件的建模和模拟加工

3.1 Solidworks软件中齿轮模型的建模

3.1.1 Solidworks软件简介

考虑到Mastercam软件建模功能相对较弱，而我们要制作的直齿圆柱齿轮与圆

锥齿轮相对复杂一些，因此本次利用具有强大建模功能Solidworks软件对齿轮模型进行建模。

Solidworks软件是世界上第一个基于W00indows开发的三维CAD系统。Solidworks软件本身的功能就非常强大，再加上有许多公司开发的插件对它的支持，使其功能在很多方面得到了扩展，这里简单介绍几个常用的功能：

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(1) TopDown（自顶向下)：

自顶向下的设计是指在装配过程环境下进行相关设计子部件的能力，不仅做到尺寸参数全相关，而且实现几何形状、零部件之间全自动完全相关，并且为设计者提供完全一致的界面和命令进行全自动的相关设计环境。 (2) DownTop（自下而上)：

自下而上的设计是指在用户先定义好产品的各个零部件后，运用装配关系把各个零部件组合成产品的设计能力，在装配关系定制好之后，不仅作到尺寸参数全相关，并且为设计者提供完全一致的截面和命令进行全自动的相关设计环境。 (3) 零部件镜像：

SolidWorks中提供了零部件的镜像功能，不仅镜像零部件的几何外形，而且包括产品结构和装配条件，还可根据实际需要区分是简单的拷贝还是自动生成零部件的对称件。这一功能大大节约了设计时间，提高了设计效率。 (4) 装配特征：

SolidWorks提供完善的产品级的装配特征功能，以便创建和记录特定的装配体设计过程。实际设计中，根据设计意图有许多特征是在装配环境下在装配操作发生后才能生成的，设零件无需考虑的。在产品的装配图作好之后，零件之间进行配合加工，比如：零件焊接、切除、打孔等功能。SolidWorks支持大装配的装配模式，拥有干涉检查、产品的简单运动仿真、编辑装配体透明的功能． (5) 工程图：

SolidWorks提供全相关的产品级二维工程图，显示世界中的产品可能由成千上零件组成，其工程图的生成至关重要，其速度和效率是各3D软件均要面临的问题。SolidWorks采用了生成快速工程图的手段，使得超大型装配体的工程图的生成和标注也交得非常快捷。SolidWorks可以允许二维工程图暂时与三维模型脱离关系，所有标注可以在没有三维模型的状态下添加，同时用户又可以随时将二维工程图和三维模型同步。从而大大加速工程图的生成过程。

同时SolidWorks提供了GB标注标准，可以生成符合国内企业需要的工程图，用于指导生产。

(6) COSMOSMotion三维动力学仿真：

运用SolidWorks软件对机械进行三维造型和装配后，用与SolidWorks无缝集

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成的COSMOSMotion三维动力学仿真软件添加运动、约束、力、碰撞等，对该机械进行运动和动力仿真模拟，用动画、图形、数据等多种形式输出零部件的轨迹、速度、加速度、作用力、反作用力等运动和动力参数。

3.1.2 齿轮的3D建模

利用Solidworks 齿轮插件Gear trax设计齿轮：

Gear trax专门为Solidworks使用的齿轮插件，运用Gear trax可以方便快捷地设计出各类齿轮，是机械设计人员必不可少的专业插件软件之一。

Gear trax不仅可以对直齿齿轮进行建模，还可以对锥齿轮、链齿轮、齿皮带轮、皮带轮、涡轮涡杆、花键齿等，各项参数如齿轮、大径、小径均可直接设置。

（1）初步选定齿轮Z=15，模数m=2的直齿圆柱齿轮。齿轮各项尺寸参数设置如下：

图3-1 直齿圆柱齿轮各项尺寸参数

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