基于单侧面加工的弧面分度凸轮的参数化设计与加工仿真

摘要

弧面分度凸轮机构作为实现间歇分度功能的核心部件在各种自动机械中有着广泛的应用，如包装机械、纺织机械、印刷机械及加工中心换刀机械手等。但由于对弧面分度凸轮机构的研究较晚，加之发达国家的技术封锁，我国在弧面分度凸轮机构的设计与制造水平上与美国、日本、德国等国家有很大差距。因此，开展弧面分度凸轮机构的研究对我国制造业水平的提高具有重大的现实意义。
　　本论文主要对弧面分度凸轮机构的CAD技术、运动学分析及数控加工仿真方面进行了研究。首先利用共轭曲面原理、空间坐标变换方法及微分几何知识推导了弧面分度凸轮的廓面方程，并对凸轮机构的啮合特性、几何结构、从动件运动规律、材料及热处理等进行了深入的分析。在上述研究的基础上，利用Pro/ENGINEER软件自带的二次开发工具Pro/TOOLKIT在VC++环境下开发了弧面分度凸轮机构建模的参数化系统，克服了弧面分度凸轮设计困难、难于造型的缺点。通过具体实例详细介绍了参数化系统的操作流程。之后在ADAMS环境下对凸轮机构实例进行了各种运动学分析及干涉检查，验证了参数化系统的正确性。为了解决范成等价法加工的缺点，将单侧面加工方法引入到数控加工仿真中来，给出了单侧面加工法的凸轮廓面方程，并对凸轮实例的单侧面加工误差进行了计算。最后，在Creo/NC环境下，分别利用范成等价法和单侧面加工法对参数化系统生成的凸轮实例进行了刀具运动轨迹仿真，并利用VERICUT软件平台进行加工过程仿真，验证了刀具轨迹的正确性及单侧面加工这一理论的可行性，并生成了用于实际加工的NC代码，得到了一种弧面分度凸轮加工的自动编程方法。
　　本论文并不是对提出的问题进行孤立的研究，而是将参数化设计、运动仿真、数控加工仿真有机的联系起来，步步衔接，实现了弧面分度凸轮机构设计、制造的系统化、一体化。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 弧面分度凸轮机构概述

1．2 弧面分度凸轮机构的国外研究现状

1．3 弧面分度凸轮机构的国内研究现状

1．3．1 弧面分度凸轮机构在我国台湾地区的研究现状

1．3．2 弧面分度凸轮机构在大陆的研究现状

1．4 课题研究的意义

1．5 论文的主要研究工作

第二章 弧面分度凸轮机构基础理论研究

2．1 弧面分度凸轮机构的基本结构形式和工作特点

2．2 弧面分度凸轮机构的运动规律

2．2．1 无纲量运动参数

2．2．2 弧面分度凸轮机构常用运动规律

2．2．3 弧面分度凸轮机构运动规律的选择

2．3 弧面分度凸轮机构的主要运动参数与几何尺寸

2．3．1 弧面分度凸轮机构的主要运动参数

2．3．2 弧面分度凸轮机构的主要几何尺寸

2．4 弧面分度凸轮工作廓面的设计原理和方法

2．4．1 空间共轭曲面设计时必须满足的基本条件

2．4．2 坐标系的选取

2．4．3 凸轮的理论工作廓面方程

2．5 凸轮与滚子的材料及热处理

2．6 本章小结

第三章 弧面分度凸轮机构的参数化设计与运动仿真

3．1 基于Pro／ENGINEER的二次开发技术

3．1．1 Pro／E简介

3．1．2 Pro／E二次开发技术简介

3．2 参数化设计

3．2．1 参数化设计介绍

3．2．2 参数化系统设计思路

3．2．3 参数化系统运行流程

3．3 参数化系统详细设计过程

3．3．1 创建应用程序

3．3．2 系统菜单设计

3．3．3 系统界面设计及功能代码编写

3．3．4 样板模型的建立

3．4 弧面分度凸轮机构参数化设计实例

3．4．1 凸轮参数化设计实例

3．4．2 转盘参数化设计实例

3．4．3 弧面分度凸轮机构的装配

3．5 基于ADAMS的运动仿真与分析

3．5．1 ADAMS简介

3．5．2 基于ADAMS的机构运动仿真与分析

3．6 本章小结

第四章 弧面分度凸轮的单侧面加工理论

4．1 引言

4．2 单侧面加工理论

4．2．1 接触线分析

4．2．2 单侧面刀位控制方法

4．2．3 单侧面加工的凸轮实际工作廓面方程

4．3 单侧面加工方法的凸轮廓面误差

4．3．1 法向误差的近似计算方法

4．3．2 误差计算实例

4．3．3 结论

4．4 本章小结

第五章 弧面分度凸轮的数控加工仿真

5．1 Creo加工模块介绍

5．2 Creo数控加工流程

5．3 弧面分度凸轮加工对数控机床配置的要求

5．4 加工方式的选择

5．5 轨迹曲线的创建

5．5．1 建立范成等价法的刀尖轨迹

5．5．2 建立单侧面加工法的刀尖轨迹

5．6 范成等价法的数控加工仿真

5．6．1 新建数控制造模型文件

5．6．2 建立制造模型

5．6．3 制造设置

5．6．4 创建轨迹铣削

5．6．5 创建曲面铣削

5．7 单侧面加工法的数控加工仿真

5．7．1 刀具设置

5．7．2 创建轨迹铣削1

5．7．3 创建轨迹铣削2

5．7．4 创建轨迹铣削3

5．7．5 创建曲面铣削

5．7．6 生成刀具轨迹

5．7．7 加工过程仿真

5．7．8 创建刀位数据文件

5．8 本章小结

第六章 结论与展望

参考文献

发表论文和参加科研情况

附录

致谢