引言

　　粉末冶金制品生產(chǎn)具有少無(wú)切削，效率高，成本低等特點(diǎn)，在國(guó)內(nèi)外均得到了迅速的發(fā)展。擺線型機(jī)油泵轉(zhuǎn)子具有對(duì)油污不敏感、成本低、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單且體積小、磨損少而噪聲低、運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)、便于維護(hù)和修理等特點(diǎn)，越來(lái)越得到更加廣泛的應(yīng)用。內(nèi)、外轉(zhuǎn)子是擺線型機(jī)油泵轉(zhuǎn)子的核心部件，其設(shè)計(jì)和加工是決定其效率、承載能力和壽命的主要因素。內(nèi)轉(zhuǎn)子形狀的擺線用常規(guī)二維作圖法，精度較差，不能滿足越來(lái)越精確的產(chǎn)品性能要求;隨著三維軟件功能的豐富，在擺線型機(jī)油泵轉(zhuǎn)子壓制模具的設(shè)計(jì)中，將CREO三維軟件與常規(guī)模具設(shè)計(jì)、模具調(diào)整相結(jié)合，能設(shè)計(jì)、制造出精準(zhǔn)的模具，使擺線型機(jī)油泵轉(zhuǎn)子的形狀精度有很大提升。

　　1、轉(zhuǎn)子泵的工作原理

　　擺線型機(jī)油泵轉(zhuǎn)子內(nèi)轉(zhuǎn)子齒形為短幅外擺線的等距偏置線，而對(duì)應(yīng)的外轉(zhuǎn)子齒形為與其相共軛的圓弧曲線。全齒接觸是該泵設(shè)計(jì)上的一個(gè)最大特點(diǎn)，全齒接觸點(diǎn)、殼體和左右兩側(cè)板將內(nèi)外轉(zhuǎn)子間的空間分割成多個(gè)互相隔絕的密閉區(qū)域，隨著內(nèi)外轉(zhuǎn)子的同向旋轉(zhuǎn)，這些區(qū)域會(huì)出現(xiàn)周期性的壓縮和膨脹，轉(zhuǎn)子泵據(jù)此實(shí)現(xiàn)其吸油和排油的過(guò)程，從而將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為工作油液的輸出壓力能。

　　2、產(chǎn)品實(shí)例

　　外轉(zhuǎn)子產(chǎn)品簡(jiǎn)圖見(jiàn)(圖1);內(nèi)轉(zhuǎn)子產(chǎn)品簡(jiǎn)圖見(jiàn)(圖2)。技術(shù)要求：外轉(zhuǎn)子、內(nèi)轉(zhuǎn)子的嚙合間隙為0.075-0.15;偏心距：2.82;表面粗糙度為Ra1.6;密度大于6.8克/厘米³。

　　3、生產(chǎn)工藝參數(shù)

　　粉末冶金模具設(shè)計(jì)的工藝參數(shù)包括材料的松裝密度、壓坯的回彈率、燒結(jié)收縮率、精整余量和回彈量，這些都是實(shí)際生產(chǎn)中，根據(jù)工藝方式測(cè)得。本主要從齒形形狀精度方面進(jìn)行討論。

　　4、CREO三維軟件建模

　　在二維CAD繪圖中， 不能畫(huà)出擺線形狀， 擺線輪廓的齒形通常用樣條曲線來(lái)模擬，效果不理想。CREO三維軟件建模，是用參數(shù)方程生成擺線，建立擺線型機(jī)油泵轉(zhuǎn)子內(nèi)、外轉(zhuǎn)子的實(shí)體模型。

　　內(nèi)、外轉(zhuǎn)子的幾個(gè)重要尺寸，相互關(guān)系和擺線曲線公式如下(結(jié)合產(chǎn)品實(shí)例 圖1和圖2)：

　　Z1 NUMBER——"內(nèi)轉(zhuǎn)子齒數(shù)"——5

　　DA NUMBER—— "內(nèi)轉(zhuǎn)子長(zhǎng)徑"——Φ32.48

　　DB NUMBER—— "內(nèi)轉(zhuǎn)子短徑"——Φ21.21

　　R_PITCH NUMBER—— "創(chuàng)成圓半徑"——(26.93/2)+R10=23.465

　　R3 NUMBER—— "齒形圓半徑"——R10

　　DIA_ADD NUMBER—— "外轉(zhuǎn)子齒頂圓直徑"——Φ38.4

　　Z2 NUMBER——"外轉(zhuǎn)子齒數(shù)"——6

　　CREO中需要的公式：

　　RA=DA/2

　　RB=DB/2

　　A=(RA-RB)/2

　　Z2=Z1+1

　　RH1=Z1*A

　　RH2=Z2*A

　　擺線曲線公式

　　theta=t*z2*360-180

　　X=((rh1-rh2)*cos(theta)+r_pitch*cos((rh2-rh1)/rh2*theta))

　　Y=((rh1-rh2)*sin(theta)+r_pitch*sin((rh2-rh1)/rh2*theta))

　　Z=0

　　擺線曲線公式代入產(chǎn)品實(shí)例數(shù)值

　　theta=t*6*360-180

　　X=((14.085-16.902)*cos(theta)+23.403*cos((16.902-14.085)/16.902*theta))

　　Y=((14.085-16.902)*sin(theta)+23.403*sin((16.902-14.085)/16.902*theta))

　　Z=0

　　CREO三維軟件建模：

　　打開(kāi)CREO軟件-新建-模型，建立一個(gè)實(shí)體模型文件。在模型選項(xiàng)卡內(nèi)，基準(zhǔn)-曲線-來(lái)自方程的曲線對(duì)話框中(圖3)，選擇笛卡爾座標(biāo)后的方程圖標(biāo)，進(jìn)入(圖4)方程界面，輸入方程公式，確定后會(huì)建立一個(gè)擺線曲線。新建一個(gè)草繪，選擇座標(biāo)參照，進(jìn)入草繪界面，

圖3

　　 圖4

　　選擇增加參照，增加擺線曲線參照。選擇偏移圖標(biāo)-偏移-環(huán)，選擇擺線曲線，方向向內(nèi)，偏移距離為“齒形圓半徑”10，建立內(nèi)轉(zhuǎn)子實(shí)際廓線，建好的內(nèi)轉(zhuǎn)子草圖(圖5)，由實(shí)際廓線拉伸成三維實(shí)體模型。外轉(zhuǎn)子所有結(jié)構(gòu)線均為圓弧，模型的建立相對(duì)簡(jiǎn)單，此處不再敘述。內(nèi)外轉(zhuǎn)子的三維裝配關(guān)系如圖6所示。

　 圖6

　　外轉(zhuǎn)子、內(nèi)轉(zhuǎn)子的嚙合間隙

　　外轉(zhuǎn)子、內(nèi)轉(zhuǎn)子的嚙合間隙為0.075-0.15，利用CREO中應(yīng)用程序-機(jī)構(gòu)程序-分析，測(cè)量實(shí)際嚙合間隙。微調(diào)“齒形圓半徑”，使外轉(zhuǎn)子、內(nèi)轉(zhuǎn)子的嚙合間隙為0.1。

　　5、圖形轉(zhuǎn)程序

　　將CREO三維軟件中的內(nèi)轉(zhuǎn)子齒形另存為慢慢走絲機(jī)床可用的圖形格式，再編輯圖形，生成程序。

　　6、定值

　　對(duì)于擺線轉(zhuǎn)子，定值是控制和考核產(chǎn)品質(zhì)量的一個(gè)重要指標(biāo)。由于轉(zhuǎn)子精度要求較高，用粉末冶金法生產(chǎn)一般均需經(jīng)過(guò)壓制、燒結(jié)和精整等工藝過(guò)程，設(shè)計(jì)人員需要根據(jù)工藝過(guò)程中各尺寸的變化規(guī)律，分別設(shè)計(jì)壓制、精整模具(包括對(duì)模具定值的設(shè)計(jì))。在CREO軟件內(nèi)轉(zhuǎn)子草圖，標(biāo)注實(shí)際定值尺寸，作為生產(chǎn)過(guò)程控制指標(biāo)，監(jiān)控產(chǎn)品質(zhì)量，滿足了產(chǎn)品圖紙的條件。

　　7、結(jié)束語(yǔ)

　　擺線轉(zhuǎn)子泵的應(yīng)用較為廣泛， 其三維造型給優(yōu)化設(shè)計(jì)帶來(lái)方便、直觀等優(yōu)點(diǎn)。本文將三維軟件與粉末冶金擺線轉(zhuǎn)子壓制模具的設(shè)計(jì)、模具的調(diào)整相結(jié)合，根據(jù)常規(guī)粉末冶金彈性回彈量，燒結(jié)變形量，計(jì)算出適用于壓制模具的尺寸，再用CREO軟件建立參數(shù)化的模型，導(dǎo)出至慢走絲程序，設(shè)計(jì)、制造出精準(zhǔn)的壓制模具，并根據(jù)定值控制，監(jiān)控產(chǎn)品質(zhì)量，使擺線型機(jī)油泵轉(zhuǎn)子的尺寸和形狀精度有很大提升。隨著工業(yè)的快速發(fā)展，各種形狀的產(chǎn)品設(shè)計(jì)越來(lái)越復(fù)雜，各種類(lèi)型產(chǎn)品都可能遇到，希望本文對(duì)其他的粉末技術(shù)人員有具有一定的參考價(jià)值。