基于UG的螺杆CAD/CAM技术研究

摘要

螺杆作为一类重要的零部件，其应用非常广泛。由于螺杆的造型复杂多变，其设计和制造较为困难。CAD/CAM技术的广泛使用提高了螺杆的设计和制造效率。但许多CAD/CAM软件的通用性较强、专业针对性较差。因此，为进一步提高螺杆的设计和加工制造效率，本文对与螺杆CAD/CAM技术展开研究，面向内旋风包络铣削加工工艺，开发了一个以UG NX8.0软件为平台，结合visual studio2010和matlab软件，以C＃为编程语言，基于NX Open开发工具的CAD/CAM系统。与此同时，本文还研究了截面包络法加工螺杆时的原理误差并建立了误差值预估模型。
　　在对螺杆模型进行分析的基础上，本文从螺杆三维模型的参数化设计和基于参数化程序的螺杆设计两个方面实现了螺杆三维模型的参数化设计。根据螺杆造型和实际情况，造型复杂的螺杆倾向于采用前者进行设计创建，造型简单的螺杆则更多采用后者进行设计创建。
　　本文建立了内旋风包络铣削加工螺杆时的刀尖圆弧回转曲面和螺旋曲面的数学模型，基于空间包络条件确定了求解刀具轨迹的方程组。多次试图求解后发现该方程组无解。根据本次建立的螺杆和刀盘模型，从空间包络的角度求解刀具轨迹不可行。因此，本文采用旋风铣削工艺中常见的截面包络法对螺杆进行加工并求解刀具路径。介绍了截面包络法的基本原理，开发了刀具轨迹求解模块，实现了截面包络法加工螺杆时刀位点的快速求解。为快速了解螺杆信息和提取相关参数，开发了关于螺杆模型的特征参数读取模块。基于求出的刀位点坐标，以UG为平台设计了仿真加工模块以模拟演示加工过程和验证刀位点的正确性。同时开发了针对特定数控加工系统的后置处理模块，可快速将刀位点坐标转换为数控机床直接识别的数控代码，提高制造效率。
　　最后，本文分析了截面包络法加工螺杆时原理误差的产生机理并对该误差进行了表征。在此基础上提出了一种较为精确的误差值估算方法并分析了加工不同样式螺旋槽轴向截线的螺杆时误差及相关参数的分布规律。该方法可以预知截面包络法铣削加工螺杆时的误差值大小，进而采取一定的补偿措施保证螺杆的加工质量。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 研究背景

1．2 国内外研究现状

1．2．1 螺杆加工技术研究现状

1．2．1 螺杆CAD／CAM技术研究现状

1．3 课题的研究内容和研究意义

1．3．1 研究内容

1．3．2 研究意义

第2章 CAD／CAM相关技术及系统设计

2．1 CAD／CAM的基本概念及其关键技术

2．1．1 参数化设计技术

2．1．2 模块化设计技术

2．2 UG二次开发相关介绍

2．2．1 UG二次开发API

2．2．2 UG二次开发步骤

2．2．3 C#与Matlab混合编程

2．3 CAD／CAM系统的模块设计及菜单制作

2．4 本章小结

第3章 螺杆模型的参数化设计模块实现

3．1 螺杆造型分析

3．2 基于螺杆模板的参数化设计模块

3．3 基于参数化程序的螺杆设计模块

3．4 本章小结

第4章 刀具轨迹求解及相关模块实现

4．1 读取螺杆参数模块

4．2 刀具轨迹求解模块

4．2．1 螺杆和刀盘数学模型

4．2．2 截面包络法

4．2．3 刀位点生成

4．3 误差求解模块

4．3．1 误差产生机理及表征

4．3．2 误差求解原理

4．3．3 误差求解模块实现

4．4 仿真加工模块

4．5 后置处理模块

4．6 本章小结

第5章 CAD／CAM系统运行实例

5．1 螺杆模型的参数化设计模块实例

5．2 刀具轨迹求解模块实例

5．3 误差求解模块实例及误差分析

5．4 仿真加工和后置处理模块实例

5．5 本章小结

第6章 总结与展望

总结

展望

参考文献

攻读硕士学位期间的科研成果

致谢