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在傳統(tǒng)的機(jī)械制造工藝編制過(guò)程中，一般是理論和經(jīng)驗(yàn)相結(jié)合的工藝編制方法，遇到試制工藝零件時(shí)，往往參考以前的相似工藝進(jìn)行編制和參數(shù)設(shè)置，不能準(zhǔn)確地保證零件質(zhì)量。本研究以圓柱齒輪軸零件的工藝編制為例，對(duì)零件進(jìn)行三維實(shí)體建模及工藝路線制定，并對(duì)關(guān)鍵工序進(jìn)行有限元分析，最終根據(jù)有限元分析結(jié)果進(jìn)行工藝改進(jìn)。這樣，可以準(zhǔn)確掌握加工工藝中零件受力變形情況，選擇合適的裝夾位置，從而提高工藝編制效率，優(yōu)化零部件的結(jié)構(gòu)、材料性能，提高零件設(shè)計(jì)的可靠性隨著有限元理論研究的逐步深入和計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，有限元分析軟件(ANSYS)得到了廣泛的工程應(yīng)用。隨著CAE技術(shù)與計(jì)算機(jī)軟硬件技術(shù)的發(fā)展，國(guó)際上已陸續(xù)推出大批CAE軟件產(chǎn)品，不論結(jié)構(gòu)上有多復(fù)雜，材料特性和載荷的變化，使用有限元法均可方便地進(jìn)行分析和獲得滿意的答案。如果應(yīng)用有限元軟件進(jìn)行強(qiáng)度校核、模態(tài)分析，不但能給出準(zhǔn)確的設(shè)計(jì)結(jié)果，并能縮短設(shè)計(jì)周期，如有必要，還能在強(qiáng)度足夠的前提下，降低材料的使用量，進(jìn)行最優(yōu)化設(shè)計(jì)。
三維實(shí)體建模的軟件很多，現(xiàn)采用CATIA軟件進(jìn)行建模。CATIA軟件可以從三維模型自動(dòng)轉(zhuǎn)換出二維工程圖，同時(shí)支持與分析軟件ANSYS作無(wú)縫連接。利用CATIA軟件對(duì)圓柱齒輪軸滾齒關(guān)鍵工序(滾齒)進(jìn)行三維建模。
圓柱齒輪軸采用20CrMnTi合金鋼，毛坯為鍛件，采用的是先進(jìn)的機(jī)械加工工藝過(guò)程方法。在機(jī)械加工過(guò)程中，滾齒工序?yàn)殛P(guān)鍵工序，利用有限元軟件重點(diǎn)分析滾齒工序中齒輪軸的受力及變形，從而調(diào)整機(jī)床滾齒進(jìn)給速度及切削入刀量。
目前常用的滾削力計(jì)算公式以國(guó)內(nèi)某機(jī)床和德國(guó)普發(fā)特公司總結(jié)出來(lái)的經(jīng)驗(yàn)公式作為典型代表。
通過(guò)有限元分析與傳統(tǒng)的滾削計(jì)算相結(jié)合可以得出在F=100 N時(shí)，滾齒進(jìn)給量和吃刀量最合適，可以提高加工效率。
通過(guò)CATIA三維實(shí)體建模、有限元軟件分析、CAD等設(shè)計(jì)分析軟件進(jìn)行機(jī)械制造工藝編制的關(guān)鍵工序分析，可保證工藝的可行性和準(zhǔn)確性，最終不但可以減少加工周期，降低零件報(bào)廢的機(jī)率，同時(shí)，提高了加工的可靠性。
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