y615磨齿机磨齿机的三维建模

y615磨齿机磨齿机的三维建模

0工业设计制造系统的集成y7125磨齿机主要用于研磨齿刀、剃齿刀和标准渐开齿轮。为分析工件磨削过程,必需先建立准确可靠、数据完整的分析模型。另外,由于现代设计制造系统的发展趋势是集成化、智能化,这就要求将设计过程和工程语义与产品模型集成于一体,而基于特征的建模技术兼有形状与功能语义两种信息,为CAD/CAPP/CAM实现高效的数据交换和数据共享提供了可能,是促进智能CAD系统和智能制造系统逐步实现的有效途径。本文正是基于这两种需求进行Y7125磨齿机磨削模型的建立。1基于资源设计的基础1.1cad/最佳依靠系统的几何特性CAD/CAM建模技术分为:几何建模、特征建模和参数化造型设计。几何建模是利用计算机系统描述物体几何模型的技术,是指用恰当的数据结构以计算机能理解和处理的形式对所研究的物体的几何特性进行的准确定义;随着信息技术的发展及计算机应用领域的不断扩大,对CAD/CAM系统提出了越来越高的要求,“特征”概念是为实现CAD/CAM集成化而提出来的,它是低层的几何元素与零、部件间联系的桥梁。特征将构成特征的几何元素有机地结合起来,形成能够表达特定功能和含义的形状结构;参数化是指对零件上的各种特征施加各种约束形式。将参数化设计应用到特征设计中去,把参数化的基本体素定义为特征,用特征通过体素拼合的方法构造零件的几何形状,使得特征具有可调整性,可以根据需求调整变化,这就是参数化特征造型设计。1.2基于mdt6.0的vbaMDT是MechanicalDesktop的简称。它是工作在Windows(或NT)平台上的微机三维设计软件包,是一个强大易用的机械设计三维参数化建模软件,它融合了二维和三维设计并带有装配功能,是集AutoCAD与参数化实体造型、曲面造型、装配造型、二维与三维双向关联绘图、与其他CAD系统交换数据的IGES、STEP转换器、丰富的标准件库、众多的机构生成器和工程计算等模块为一体的机械设计系统。MDT6.0环境中集成了面向对象VBA(VisualBasicApplication)二次开发工具,它为用户提供了智能快捷的开发环境。MCADVBA具有的优点是:VB编程环境易学易用;对话框构造快速有效,这使得开发者通过对话框来控制命令的执行,使界面设计更加简单明了;VBA是与MDT一起运行的,使得程序执行快速,并且可以在图形和开发环境之间随意切换,使得编程和调试更加方便;VBA工程可以单独存在,也可以嵌入特定图形环境中,这使得开发者在发布应用程序时有很大的自由性;ActiveX和VBA可以与其他Windows应用程序(如MicrosoftWord或Excel)一起使用,并提供了应用程序间信息通信的良好渠道。由于VBA具有很多优点,容易被开发者接受,这就使得其成为VisualLISP和ARX之外的又一个强大的二次开发工具。2渐开式齿轮齿宽曲线方程2.1齿轮基圆半径的计算{x=rb(sinφ−φcosφ)y=rb(cosφ+φsinφ)(1){x=rb(sinφ-φcosφ)y=rb(cosφ+φsinφ)(1)式中:rb为齿轮基圆半径;φ为渐开线展开角。2.2齿轮结构参数⎧⎩⎨⎪⎪x=(r′cosδ+rϕ)cosϕ+[d−r′(sinα−sinδ)]sinϕ−rsinϕy=(r′cosδ+rϕ)sinϕ+[d−r′(sinα−sinδ)]cosϕ+rcosϕrϕtanδ−(d−r′sinα)=0(2){x=(r′cosδ+rϕ)cosϕ+[d-r′(sinα-sinδ)]sinϕ-rsinϕy=(r′cosδ+rϕ)sinϕ+[d-r′(sinα-sinδ)]cosϕ+rcosϕrϕtanδ-(d-r′sinα)=0(2)式中:r′为齿条刀具齿顶圆半径,r′=(c*m)/(1-sinα);c*为齿轮顶隙系数;m为齿轮模数;r为齿轮分度圆半径;α为齿轮分度圆压力角;d为齿条齿廓直线段的终点至齿条瞬心线的距离,d=(h*-x)m;h*为齿轮齿高系数;x为齿轮变位系数;δ为决定接触点处齿条齿廓法线方向的角;ϕ为坐标系转角。3启动vba集成开发环境3.1引用mdt的四个类型库用VBA编程进行MDT二次开发,首先应建立VB与MDT的连接,即:首先打开MDT,进入VisualBasic编辑器,在VB环境下引用MDT的四个类型库,VBA通过这四个库获得零件模型的几何拓扑信息、标准符号以及零件列表等各种支持。然后,在VBA环境下调用MDT对象,具体编程语句如下:3.2启动程序的接口创建用户启动界面及模型选择界面。其中,模型选择界面如图1所示。4模型创建4.1逐步打开直线齿圆柱齿轮建模直齿轮模型创建实例如图2所示。4.2渐开线倾斜齿圆柱齿轮建模由图1的模型选择界面选创建斜齿轮的单选框,进入图3所示的VBA用户交互界面。然后打开窗体编制程序代码,完成斜齿轮的创建。4.3生成齿槽截面轮廓病图表1模型的具体创建过程为:首先创建半锥角等于插齿刀后角,直径等于插齿刀切削刃顶圆柱面直径,厚度为插齿刀厚度的圆台作为基础特征,然后创建齿槽截面轮廓草图(齿廓曲线的绘制应充分考虑变位系数,需要按给定参数进行具体计算),将此草图以拉伸斜角等于插齿刀后角,方向沿圆台轴线进行拉伸,形成齿槽刀具体,并与基础特征进行切削,创建出插齿刀的单个齿槽,按显示单个齿、几个齿或所有齿等不同要求,进行特征阵列。再用添加特征的方法,创建插齿刀的切削前角,最后添加刀体凹孔、倒角等特征,生成模型如图4所示。4.4盘形手术刀建模根据结构形式的不同,剃齿刀有齿条形、盘形和蜗杆形三种,Y7125磨齿机主要是磨削盘形剃齿刀,因此本文只研究盘形剃齿刀的建模。盘形剃齿刀相当于一个变位圆柱齿轮,它的两侧齿面开有若干小槽,形成切削刃和容屑空间,剃齿刀切削刃的创建类似于斜齿轮,只是剃齿刀齿廓曲线比标准渐开线要长,创建齿廓草图时应注意这一点。另外,剃齿刀设计有退刀槽和容屑槽,因此建模难度较大,具体创建步骤如下。4.4.1模型参数设置根据被剃齿轮及与其配对的齿轮计算剃齿刀的相关参数(包括剃齿刀的顶圆直径),然后创建直径等于剃齿刀顶圆直径、高度为剃齿刀宽度的圆柱体作为模型基体。4.4.2创建函数草图根据齿廓曲线方程及其他相关参数创建齿槽、退刀槽和容屑槽刀具体截面草图,如图5所示。4.4.3创建螺旋滚轴去除路径按剃齿刀螺旋角及旋向要求分别绘制齿槽、退刀槽及容屑槽刀具体的螺旋线扫掠途径。4.4.4单齿槽特征的生成将齿槽刀具体截面草图、退刀槽刀具体截面草图沿给定的螺旋线扫掠切削形成单个齿槽和退刀槽特征。4.4.5容屑槽特征看如图6所示,在容屑槽扫掠起始与终止处各建立一个平面,将容屑槽刀具体截面草图沿给定扫掠路径从一个平面扫掠切削至另一个平面,形成一对容屑槽特征,见图7。按给定参数进行计算,确定容屑槽的阵列个数、偏移距离、螺旋线圈数,并选定正确旋向,然后按MDT提供的螺旋阵列功能,将这一对容屑槽特征沿齿槽螺旋方向进行阵列,创建出一个齿槽上的所有容屑槽特征,如图8所示。4.4.6环形阵列榨齿刀建模将齿槽特征、退刀槽特征及容屑槽特征分别沿基体中心线按给定齿数进行环形阵列,生成剃齿刀模型,再通过添加轴孔、键槽和倒角等特征,完成剃齿刀的最后建模。4.5混合模型的构建创建精确的磨削啮合模型,对正确分析磨削过程中工件/砂轮接触区的变形,进而对磨削力的研究起到重要作用。5某数控磨齿机实验模型选用参数为m=3,z=5