齿式棘轮零件的加工工艺设计与分析(附件)【字数：5950】
棘轮机构将连续转动或往复运动转换成单向步进运动，在传送带和逆止器中有大量应用。棘轮机构目前常用的有齿式棘轮、摩擦式棘轮和超越式棘轮。齿式棘轮与现代生活密切相关，广泛应用于机械工业。本篇论文主要进行齿式棘轮的加工工艺设计，首先对齿式棘轮的外形结构和尺寸进行分析，并使用UG NX 10.0进行齿式棘轮三维建模。然后，对齿式棘轮加工工艺进行分析设计，利用UG CAM 软件对齿式棘轮进行仿真加工，优化齿式棘轮的加工工艺，提高齿式棘轮的加工效率。
目录
一、引言 1
（一）齿式棘轮的工作原理 1
（二）本课题的主要研究内容 1
二、棘轮结构分析与三维建模 2
（一）棘轮结构分析 2
（二）棘轮三维模型建立 2
三、棘轮加工工艺分析 6
（一）毛坯选择 6
（二）机床选择 7
（三）夹具选择 7
（四）刀具选择 8
（五）加工工艺分析 9
四、棘轮加工仿真 9
（一）创建毛坯模型 9
（二）添加刀具 9
（三）粗、精加工设置 10
（四）仿真加工 10
五、棘轮实际加工 16
总结 16
参考文献 18
致谢 19
一、引言
棘轮零件用途比较广泛，常用在各种机床和自动设备的间歇进给或回转工作台的转位上。在自行车中棘轮机构用于单向驱动，在手动绞车中棘轮机构常用来防止逆转。
（一）齿式棘轮的工作原理
图11为机械中常用的外啮合式棘轮机构，它由主动摆杆、主动棘爪、棘轮、止回棘爪和机架组成。主动件套在与棘轮相连接的从动轴上，并与驱动棘爪用转动副相联。当主动件逆时针方向摆动时，驱动棘爪便插入棘轮的齿槽中，使棘轮跟着转过一定角度，此时，止回棘爪在棘轮的齿背上滑动。当主动件顺时针方向转动时，止回棘爪阻止棘轮发生顺时针方向转动，而驱动棘爪却能够在棘轮齿背上滑过，所以，这时棘轮静止不动。因此，当主动件作连续的往复摆动时，棘轮作单向的间歇运动。
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图11 外啮合式棘轮机构
齿式棘轮机构结构简单， *好棒文|www.hbsrm.com +Q: #351916072#
制造方便，工作可靠。棘轮角度大小可进行有级调节。但在回程过程中棘爪在棘齿后面滑动，而使它们容易磨损，并产生噪音。此外，为了使棘爪能顺利啮合入棘轮轮齿间，棘爪的位移必须大于棘轮的运动角度的相应位移，便会导致空程并产生冲击。摩擦式棘轮机构没有上述缺点，且从动轮的旋转角度可以无级调节，但接触面容易发生滑动，因此它的操作精度和可靠性均不如轮齿式棘轮。一般情况下，棘轮机构通常不适用于高速或精密应用。
（二）本课题的主要研究内容
本文主要研究、介绍齿式棘轮的加工工艺和加工方法。首先，分析棘轮的零件图，对棘轮进行三维建模；然后，根据棘轮结构、尺寸及相关技术要求分析选择毛坯材料、加工机床和刀具，并对加工工艺进行分析；采用UG NX 10.0软件对棘轮进行仿真加工。具体内容如下。
1、 棘轮图纸分析；
2、 棘轮三维建模；
3、棘轮加工毛坯料选择、机床选择、刀具选择和数控加工工艺分析；
4、棘轮加工仿真模拟。
二、棘轮结构分析与三维建模
（一）棘轮结构分析
本文分析的棘轮零件图纸如图21所示。此零件属于轮盘类零件，整体为圆柱回转体，零件的最大圈外圆直径为364mm，轮齿的分度圆直径为325mm，零件高度为40mm。零件中间有一个直径为110mm的通孔，该尺寸上偏差为+0.054，下偏差为为0，公差为0.054；内孔面表面粗糙度为Ra1.6μm，精度较高，需多次加工，由粗到靖，粗加工时需要留足余量。通孔上开有宽度为32mm的键槽，其深度定位尺寸为117.4mm；键槽的平行度要求为0.05，表面粗糙度为Ra6.3μm。凸台直径170mm，凸台外侧有宽为55mm的环形凹槽。凹槽内均匀分布6个直径40mm的通孔。零件共有14个棘齿，厚度为20mm，模数为26，周节为81.86，齿背表面粗糙度为Ra3.2μm，齿槽表面粗糙度为Ra6.3μm。棘轮上表面的表面粗糙度为Ra3.2μm，圆台下表面的表面粗糙度为Ra12.5μm。未注圆角为3mm、倒角为2×45°。
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图21 棘轮零件图
（二）棘轮三维模型建立
1. 绘制零件草图
使用NX软件中建模模块的草图功能，以XY为基准平面建立草图。在草图中绘制出棘轮零件的各个特征，完成的草图如图22所示。
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图22 棘轮草图
2. 零件模型创建
（1）点击“拉伸”命令，选择直径为170mm的圆，指定矢量方向，限制栏中选择“对称值”、距离20mm，布尔运算为“无”，点击“确定”，效果如图23所示。
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图23 Φ170圆台特征创建
（2）参照步骤（1），选择直径110mm圆所在的闭合曲线，布尔运算为“求差”，完成中心孔和键槽特征的创建，效果如图24所示。
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图24 中心孔、键槽特征创建
（3）参照步骤（1），选择直径280mm的圆，布尔运算为“求和”，完成环形槽创建，效果如图25所示。
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图25 环形槽特征创建
（4）参照步骤（1），选择棘轮外圈轮廓，选择“拉伸”，对称值为10，指定矢量，布尔运算为“求和”，完成棘齿结构创建，效果如图26所示。
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图26 棘齿结构创建
目录
一、引言 1
（一）齿式棘轮的工作原理 1
（二）本课题的主要研究内容 1
二、棘轮结构分析与三维建模 2
（一）棘轮结构分析 2
（二）棘轮三维模型建立 2
三、棘轮加工工艺分析 6
（一）毛坯选择 6
（二）机床选择 7
（三）夹具选择 7
（四）刀具选择 8
（五）加工工艺分析 9
四、棘轮加工仿真 9
（一）创建毛坯模型 9
（二）添加刀具 9
（三）粗、精加工设置 10
（四）仿真加工 10
五、棘轮实际加工 16
总结 16
参考文献 18
致谢 19
一、引言
棘轮零件用途比较广泛，常用在各种机床和自动设备的间歇进给或回转工作台的转位上。在自行车中棘轮机构用于单向驱动，在手动绞车中棘轮机构常用来防止逆转。
（一）齿式棘轮的工作原理
图11为机械中常用的外啮合式棘轮机构，它由主动摆杆、主动棘爪、棘轮、止回棘爪和机架组成。主动件套在与棘轮相连接的从动轴上，并与驱动棘爪用转动副相联。当主动件逆时针方向摆动时，驱动棘爪便插入棘轮的齿槽中，使棘轮跟着转过一定角度，此时，止回棘爪在棘轮的齿背上滑动。当主动件顺时针方向转动时，止回棘爪阻止棘轮发生顺时针方向转动，而驱动棘爪却能够在棘轮齿背上滑过，所以，这时棘轮静止不动。因此，当主动件作连续的往复摆动时，棘轮作单向的间歇运动。
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图11 外啮合式棘轮机构
齿式棘轮机构结构简单， *好棒文|www.hbsrm.com +Q: #351916072#
制造方便，工作可靠。棘轮角度大小可进行有级调节。但在回程过程中棘爪在棘齿后面滑动，而使它们容易磨损，并产生噪音。此外，为了使棘爪能顺利啮合入棘轮轮齿间，棘爪的位移必须大于棘轮的运动角度的相应位移，便会导致空程并产生冲击。摩擦式棘轮机构没有上述缺点，且从动轮的旋转角度可以无级调节，但接触面容易发生滑动，因此它的操作精度和可靠性均不如轮齿式棘轮。一般情况下，棘轮机构通常不适用于高速或精密应用。
（二）本课题的主要研究内容
本文主要研究、介绍齿式棘轮的加工工艺和加工方法。首先，分析棘轮的零件图，对棘轮进行三维建模；然后，根据棘轮结构、尺寸及相关技术要求分析选择毛坯材料、加工机床和刀具，并对加工工艺进行分析；采用UG NX 10.0软件对棘轮进行仿真加工。具体内容如下。
1、 棘轮图纸分析；
2、 棘轮三维建模；
3、棘轮加工毛坯料选择、机床选择、刀具选择和数控加工工艺分析；
4、棘轮加工仿真模拟。
二、棘轮结构分析与三维建模
（一）棘轮结构分析
本文分析的棘轮零件图纸如图21所示。此零件属于轮盘类零件，整体为圆柱回转体，零件的最大圈外圆直径为364mm，轮齿的分度圆直径为325mm，零件高度为40mm。零件中间有一个直径为110mm的通孔，该尺寸上偏差为+0.054，下偏差为为0，公差为0.054；内孔面表面粗糙度为Ra1.6μm，精度较高，需多次加工，由粗到靖，粗加工时需要留足余量。通孔上开有宽度为32mm的键槽，其深度定位尺寸为117.4mm；键槽的平行度要求为0.05，表面粗糙度为Ra6.3μm。凸台直径170mm，凸台外侧有宽为55mm的环形凹槽。凹槽内均匀分布6个直径40mm的通孔。零件共有14个棘齿，厚度为20mm，模数为26，周节为81.86，齿背表面粗糙度为Ra3.2μm，齿槽表面粗糙度为Ra6.3μm。棘轮上表面的表面粗糙度为Ra3.2μm，圆台下表面的表面粗糙度为Ra12.5μm。未注圆角为3mm、倒角为2×45°。
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图21 棘轮零件图
（二）棘轮三维模型建立
1. 绘制零件草图
使用NX软件中建模模块的草图功能，以XY为基准平面建立草图。在草图中绘制出棘轮零件的各个特征，完成的草图如图22所示。
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图22 棘轮草图
2. 零件模型创建
（1）点击“拉伸”命令，选择直径为170mm的圆，指定矢量方向，限制栏中选择“对称值”、距离20mm，布尔运算为“无”，点击“确定”，效果如图23所示。
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图23 Φ170圆台特征创建
（2）参照步骤（1），选择直径110mm圆所在的闭合曲线，布尔运算为“求差”，完成中心孔和键槽特征的创建，效果如图24所示。
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图24 中心孔、键槽特征创建
（3）参照步骤（1），选择直径280mm的圆，布尔运算为“求和”，完成环形槽创建，效果如图25所示。
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图25 环形槽特征创建
（4）参照步骤（1），选择棘轮外圈轮廓，选择“拉伸”，对称值为10，指定矢量，布尔运算为“求和”，完成棘齿结构创建，效果如图26所示。
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图26 棘齿结构创建
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