基于Pro_E4_0的圆柱槽形凸轮参数化设计和仿真加工(精)

1、煤矿机械 Coal Mine Machinery Vol.32No.02 Feb. 2011第 32 卷第 02 期 2011 年 02 月0 引言圆柱凸轮属于空间凸轮的一种，一般有槽形和 突缘形，通过凸轮曲线轮廓将旋 转运动转变为从动 件的复杂运动来实现不同的功能，从动件的运动情 况，是由凸轮 轮廓曲线的形状决定的。1 基于 Pro/E 的设计思路根据从动件运动规律及结构要求，提供相应的 变量和几何参数，建立 Pro/E 环 境下圆柱面坐标表示 的凸轮理论廓线方程；在 Pro/E 的 Program 编辑器中 输入几何 参数，并给各参数赋初值；通过拉伸生成 凸轮毛坯，在凸轮毛坯上利用建立的廓

2、线 方程分段绘制凸轮廓线；用可变截面扫描功能在凸轮廓线上挖出凸轮的槽形特征;最后在凸轮毛坯上生成内 孑 L,并对凸轮外径、高度、内孔进行参数化。这样只 要用户重新运行这个程序并变更参数就能生成新的空间槽形凸轮，满足产品设计的需要。2 圆柱槽形凸轮参数化三维实体造型及实例拟设计圆柱槽形凸轮，从动件运动规律为正弦加速度运动，其推程运动方程为S =h &1sin 2n回程运动方程为S =h 1-+1sin 2n，式中 S _从动件位移；h行程；转角；准一一推程角；准一一回程角。2. 1 建立 Pro/E 环境下的数学表达式(1 驱动参数驱动参数见表 1。表 1 圆柱槽形凸轮的基本参数(2 P

3、ro/E 环境下圆柱坐标廓线方程式根据从动件运动方程，推导出柱面坐标表示的 圆柱槽形凸轮廓线方程如下推程段 r=WJ*0.5theta=t*TCJz=JDGD+H*(t-si n(360*t/2/pi远休段 r=WJ*0.5theta=TCJ+t*YXJz=JDGD+H回程段 r=WJ*0.5theta=TCJ+YXJ+t*HCJ基于 Pro/E4.0 的圆柱槽形凸轮参数化设计和仿真加工苏亚辉(宝鸡职业技术学院,陕西宝鸡 721000摘要：根据圆柱槽形凸轮从动件运动规律,使用 Pro/E 软件的 Program 编程功 能实现了全参 数化设计,并利用 Pro/E 的 NC 加工模块对圆柱槽形凸

4、轮的数控加工 进行了三维仿真，缩短了圆柱 槽形凸轮的设计周期，提高了生产效率。关键词：圆柱槽形凸轮；Pro/E;参数化设计；虚拟仿真加工中图分类号：TH132.47 文献标志码:A 文章编号：1003-0794(2011 02-0115-02Cylindrical Groove Cam Parametric Design and Simulation of Machining Based onPro/E4.0SU Ya-hui(Baoji Vocatio nal Techno logy College, Baoji 721000, Chi naAbstract :Cyli ndrical gr

5、oove cam mecha nism widely used in mecha ni cal equipment, accord ing to cyli ndrical groove cam-follower moti on law, the use of Pro/Esoftwareprogram programming capabilities to achieve a full parametric design, and usingPro/Emodule of the NC machining cylinder slotted cam CNC machining to three- d

6、imensional simulation of the cylindrical groove cam to shorten design cycle, increase production efficie ncy.Key words:cyli ndrical groove cam ; Pro/E; parameterized desig ning ; virtualsimulation machining参数名称行程推程角远休角回程角近休角外径壁厚基底高度凸轮高度槽深槽宽代码1020TCJYXJHCJJXJWJBHJDGDTLGDCSCK初始值209012060906080510变参的参数

7、值 40 150 30 90 90 80 25 20 70 15 15115z=JDGD+H*(1-t+si n(360*t/2/pi近休段 r=WJ*0.5theta=TCJ+YXJ+HCJ+t*JXJz=JDGD在柱面坐标中极径 r 为常数 WJ*0.5,凸轮廓线 高度随极角 theta 变化，t 为Pro/E 默认变量,其值为 01。2. 2 圆柱槽形凸轮参数化设计的步骤(1 输入参数启动 Pro/E,进入设计界面,选择工具一程序”在弹出的菜单管理器中选择编辑设计”出现记事 本,在 INPUT 和 END INPUT 之间添加表 1 各参数 并存盘,退出记事本。 信息窗口出现 要将所做的

8、修 改体现到模型中？”选 是”选 择输入一选取全部”根据提示，给各参数赋表 1 初始值。(2 分段绘制凸轮廓线拉伸生成凸轮毛坯，点击曲线绘制图标，选“从方程”选择坐标系为圆柱坐 标，进入方程编辑器，输入推程段方程表达式，存盘退出，毛坯上生成推 程段曲 线。采用相同方法生成远休段、回程段、近休段曲线。(3 利用变截面扫描功能生成凸轮槽选生成圆柱凸轮毛坯的圆为原点轨迹线，利用变截面扫描功能，设置减材料创 建实体的方式，默认截面控制方式为垂直于扫描轨迹，选各段的凸轮 轮廓线为扫描 轨迹控制线，在截面绘制状态下，绘制凸轮矩形槽(矩形要对称于轨迹起始点，生 成凸轮实体。(4 生成内孔设置减材料创建实体，

9、拉伸生成凸轮内孔。整个凸轮实体创建完成。(5 特征参数化分别点击模型特征树中对应凸轮毛坯 、凸轮内孔的特征项，选择 工具 关系”将凸轮外径、高度、内孔直径、内孔高度、槽宽、槽深的尺寸 值变为表 1 相应的驱动参数符号。如图 1 所示圆柱槽形凸轮 实现了全参 数化设 计，通过改变参数组中各参数，可获得不同形状的 凸轮，通过 再生”功能输入表 1 的变参后的参数值 得到凸 轮。图 1 凸轮3 三维仿真加工 在 Pro/E 中，进入制造模式，选择“制造模型一装配一参照 模型”打开设计好的凸轮三维模型，导出参照模型；选择制造模型一创建一工 件”通过拉伸实体创建工件模型(图略。选择制造设置”设置机床为

10、4 轴铣床，并选择圆柱端面中心为加工零点，设置退刀方式为圆柱退刀。选择 加工一 NC 序列一轨迹、4 轴一完成”弹出序列设置”菜单，选 择 刀具”、参数”、“轴平面”单击 完成”。在 刀具”对话框里,设置刀 具直径为槽宽；在编辑序列参数”对话框里，设置切削进给量为 100,步长深度 为 1.5,序号切削为 10。安全距离为 10,主轴转速为 800;选择刀具轴平行 的平 面，出现 定制”和“ CL 数据”对话框，点 插入”。在 切割动作设定”菜单里 选择 驱动曲面一高度一方向”点击完成；在“曲面/环”菜单里，选取凸轮槽 的侧面为刀具侧加工面；在 CTM 深度菜单里，选取凸轮槽底面为随刀具尖随动

11、的 面；选方向为正向,确认切减材料，点 定制”菜单里确定”后出现图 2。图 2 刀具路径图在 NC 序列菜单，选择演示轨迹一屏幕演示”生成刀具路径（图略。选择 NC 检测,用 Pro/E 自带的 Vericut 程序作切削仿真,可得到仿真效果图（图略,最 后由后置处理自动生成数控铣床能识别的G 代码文件，经过数控机床装机调试，就能实现加工。4 结语采用 Pro/E 进行槽形凸轮全参数化设计和仿真 加工，大大提高了对数据的分析 和校正能力，缩短了设计周期，降低了手工编程的难度以及对操作工人的技术水平 要求，保证了空间凸轮的加工精度，从而提高了生产效率。参考文献：1 刘民杰，孟庆国，阎兵槽形圆柱凸轮的范成法数控加工J .现代制造技术与装备，2008（2:40-41.2 申永胜.机械原理M .北京：清华大学出版社，1999.3 林清安.Pro/E 零件设计高级篇：上M .北京：清华大学出版社，2006.4 王卫兵，王金生.Pro/E 数控编程实用教程K .北京：清华大学出版社,2006.作者简介：苏亚辉（1981-,陕西宝鸡人，学士，助理讲师，研究方向为CAD/C