基于虛擬制造技術的滾齒加工研究

郭旭亮

摘要 ：虛擬制造技術為機械企業發展注入了新活力，但總體來說，我國的虛擬制造技術發達國家還存在著較大差距，因此設計人員應該明確輪齒加工過程中存在的細節問題，綜合利用模擬制造技術，快速更改制程信息，滿足市場多樣化要求，保證我國機械行業穩定發展。基于此，本文將主要論述基于虛擬制造技術的滾齒加工研究。

關鍵詞：? 虛擬制造技術、滾齒加工、研究

引言：我國制造業蓬勃發展，一方面對于滾齒的性能規格提出了更高的要求，另一方面機械產品的生命周期不斷縮短。因此，機械制造企業為了迎合市場的多樣化需求，靈活地組織生產，應該綜合利用計算機集成制造系統，智能制造系統，保證滾齒加工智能化、集成化發展，提高企業的核心競爭力。

一、虛擬制造技術的滾齒加工的概述

虛擬加工本質上是與以數據為基礎，利用滾齒數學模型，來模擬滾齒在工作中的各種狀態，并引入數據軌跡與應力計算來模仿滾齒的運動，從而實現對于滾石零件的仿真模擬，企業要明確虛擬制造技術在零件生產之間的重要性，增強自身的科技競爭力，不斷突破虛擬制造技術過程中存在的問題，同時也要和政府積極聯系，爭取優惠政策。保證虛擬制造技術研發順利進行。及時消除滾齒生產過程中存在的隱患，快速更改制程信息，提高企業的競爭力，同時虛擬制造技術內置檢驗系統，可以有效降低次品率。

二、虛擬制造技術的滾齒加工研究方法

（一）實現標準化作業

虛擬制造技術是多個數據系統的整合，設計人員要綜合MDT系統進行二次研發，充分利用虛擬制造技術內部的開放式體系，對滾齒結構進行標準化管理，建立于第三方廠家之間的聯系。充分利用人機互交模型，以對話框的形式進行管理。

例如，對話框是一種簡單人機交換界面，它通過彈出式菜單方式進行作業，在滾齒模擬過程中，可以臨時占據一塊區域，工作人員可以進行數據更改。對話框的控制語言DCL是純文本文件，就如同編寫源程序一樣，DCL文件的后綴名也是.dcl，一個DCL可以包括一個或者多個對話框，所以設計人員在對對話框進行程序設計時應當準確把握對話框的定義概念及其所需要實現的功能，這是對話框作用正常發揮的保障。而且設計人員在進行對話框設計時也應當對對原型、局部兩種不同的組裝方式進行區分，即在引用原型時，設計人員應當保證用戶可以改變對話框的基承屬性并且實時加入新的屬性。但對于局部組裝時，用戶則無法改變對話框的既有屬性。同時設計人員也要綜合CAE模擬檢測，滾齒進行應力分析。保證在質量的情況下，進行下一步的虛擬制造技術制造工作。引入大數據計算，不斷優化線路，有效降低能源損耗，綜合進行模擬計算，去除和優化非重點的環節，最大程度上提高企業的經濟效益。

（二）優化虛擬制造系統

虛擬制造技術以機床運動模型，機床控制模型為主。利用計算機技術模擬出滾齒的結構模型，綜合利用符號、矩陣等數學方法，描述滾齒的基礎特征，運動約束等。并在實際情況下進對滾齒進行幾何誤差分析、主軸動態分析、熱誤差分析，持續分析虛擬制造技術中產生的各項數據，調整后續的切削、拋光工藝。在進行虛擬設計過程中，需要綜合考慮滾齒的尺寸、形狀、厚度之間的耦合關系，借助計算機平臺完成動態的設計，綜合考慮材料的性能與應力程度。簡化工作流程，調取設計模型，建立以功能、外形、尺寸為首前期管理模式，合理控制模腔個數。合理的工件設置分型面，綜合利用冷卻系統與鑄件系統，完成整體水平上的模具設計。

例如，在虛擬制造技術中，可引入模塊化的設計，各個模塊之間的功能相對獨立，主控菜單下分別設有造型模塊、加工模塊和檢測模塊。造型模塊主要包括了對于滾齒主體造型的設計和布爾運算，加工模塊作為虛擬實驗中的核心，主要包含了滾齒相對位置調整，仿真加工實驗。就仿真加工實驗來講，設計人員應當保證該模塊包括位置調整、仿真加工兩個子功能模塊，其中位置調整模塊應當實現的功能就是保證滾刀加工齒輪前的道具的對刀運動，而仿真加工模塊實現滾到對齒輪毛胚的加工過程，從而實現齒輪的三維實體造型。其次，檢測模塊主要負責對滾齒質量的管理，檢測項目主要可以分為測距和測角，設計人員在對該模塊功能進行設計時應當保證輸入檢測數據的準確性，這樣才能夠保證檢測質量，確保虛擬制造技術的滾齒加工效率。以集成的管理方式實現全過程的仿真模擬，確保滾齒可以滿足市場的多樣化需求。

（三）強化參數管理

虛擬制造過程中，需要統籌管理多個細節問題，綜合虛擬傳感器，虛擬單元，虛擬生產線，建立全域式的數據可控中心，優化虛擬設備之間的重組關系，實現對于滾齒的動畫模擬與仿真裝配，參考車床生產過程中的一系列問題，加強仿真實驗的真實性和可靠性。進行底層的智能編寫，將數值均計算與邏輯判斷融合到一起，實現快速調用管理，保證內部的虛擬平臺可以生成圖形編輯、修改，建立文檔等基礎功能，通過數學運算邏輯關系，字符串運算、注冊表關系調用命令，實現對滾齒實體的管理。

例如，制程人員要將參數標準化，不斷修訂滾齒零件的幾何模型，綜合拓撲約束和工程約束，綜合考量運動副的實際特點。初始設計過程中要綜合考慮滾齒的受力情況，輸入新參數時也必須與原有約束關系保持一致。保證參數在約束范圍內，形成統一的的特征造型，實現了動態修改零件尺寸的目的。

（四）綜合考量滾齒的作業環境

滾齒主要應用在減速機中，直接影響著減速機的使用質量和使用效率。滾齒加工作為整體工作中的核心，在傳統加工過程中，一般采用滾齒磨齒的方法相互嚙合，容易產生磨損，最終影響了成尺精度。因此，為了提高滾齒的加工質量，應該綜合利用虛擬制造技術進行前期的參數耦合，明確影響滾齒精度的各種因素，強化前期的參數調整。根據不同的工作場景，制定不同的加工粗糙度要求，從而提高滾齒的工作效率，

例如，在一般情況下，滾齒的齒形是漸開線型齒輪，漸開線型齒輪具有良好的傳動效率，整體傳動效率可以達到90%，但漸開線齒輪存在著一定的齒相誤差。設計人員需要強化前期的虛擬設計，在具體條件下進行仿真模擬，把齒相誤差控制在合理范圍內，最大程度上降低企業的經濟成本。

總結：滾齒作為機械加工中的重要零件，設計人員應該引入虛擬制造技術，滿足市場的多樣化需求，綜合利用數據算法得到最優參數組合。綜合考慮機械壽命與滾齒機床精度之間的關系，保證我國機械制造行業穩定發展。

參考文獻：

[1]曹起川. 虛擬制造技術發展策略及應用[J]. 湖北農機化， 2020， （4）：29.

[2]羅森森. 虛擬制造技術在汽車裝配工藝中的應用[J]. 內燃機與配件， 2020， （6）：24-25.

[3]楊越， 姚鑫， 蔣安全. 影響軸齒輪滾齒加工精度的原因分析[J]. 內燃機與配件， 2020， （6）：120-121.