文章编号:1001-2265(2010)10-0091-03
收稿日期:2010-04-16
作者简介:王卫兵(1974 ),男,江西南昌人,江西赣江职业技术学院副教授,硕士,主要从事机械设计与制造相关技术的研究,(E -m ail)
w _oli ve @si na .co m 。
圆柱分度凸轮的精确建模与数控编程
王卫兵,董燕,胡志新
(江西赣江职业技术学院,南昌 330108)
摘要:应用UG 的二次开发工具UG /Gr i p 开发了圆柱分度凸轮的建模系统,实现了圆柱分度凸轮的三维数字化精确建模,再利用UG CAM 模块的可变轴曲面轮廓铣对凸轮沟槽进行数控编程与加工,提高了圆柱分度凸轮数控加工的质量和效率。
关键词:圆柱分度凸轮;二次开发;多轴编程;UG /Grip 中图分类号:TH 16;TG65 文献标识码:A
Prec iseM ode ling and NC Programm ing of C ylindrical Indexing Ca m Based
on A pplication D evelop m ent of U nigraphics
WANG W ei b i n g ,DONG Yan,HU Zh i x i n g
(Jiangx i Ganjiang V ocational Co llege ,Nanchang 330108,Ch i n a)
Abst ract :On t he basis of t he analysis of surf ace c har acteristics f o r cylindrical indexing ca m ,has estab lished modeling syste m of t hree di m ensional dig itization model f o r cylindrical indexing ca m by UG /Grip ofUG re development tool .On t he basis of discussing f our axis machining appr oach of cy lindrical indexing ca m gr oove ,t he f our axis tool pat h of t he cy lindrical indexing ca m is gener ated by variable cont ourmac hining sche ma in U nigr aphics .
K ey w ords :cy lindrical indexing ca m ;UG /G rip ;NC pr ogr a m ming ;r e develop ment of unigr aphics
0 引言
圆柱分度凸轮机构用于两垂直交错轴间的间隙分度步进运动,具有定位精度高、承载能力大、运动平稳等特点。广泛应用于各种机床与机械设备的间
隙步进机构与步进供料装置等[1]
。圆柱分度凸轮是机构中的关键部件,决定了整个机构的运动学和动力学性能。因此,对凸轮廓面的精确设计与数控加工精度保证的研究至关重要。
使用常规的C AD 建模工具进行圆柱分度凸轮的三维造型比较困难,采用传统的加工方法也难以保证凸轮槽的加工精度。龙村等[2]
、李俊源[3]
分别在AutoCAD 与So lid W orks 环境下,利用VB A 开发了圆柱凸轮的三维CAD 系统,未能实现造型与编程的集成。为了达到较高的凸轮廓面精度,必须对圆柱分度凸轮进行数控加工。圆柱凸轮沟槽的数控加工传统上采用三轴联动的范成等径加工或非等径加工,通过工件的旋转,铣刀作XY 联动,切割加工出凸轮的沟槽
[4 5]
。等径加工的刀具直径必须与滚子相等,
由于不可避免的刀具磨损,因此很难保证加工精度。非等径加工存在的问题有:一是不能按照零件的精确形状进行走刀;二是由于零件的旋转与主轴的移动不能完全同步产生较大误差;三是切削过程中不同的切削位置其实际的切削进给并不相等。因而这种加工方法的精度受到限制。
UG NX 是广泛应用于机械工程领域的集成化C AD /CAM /C AE 软件,其提供UG /Grip 可以对软件功能进行二次开发,以增强UG 的功能,并实现用户
化的定制[6]
。本文利用UG /Grip 编程工具开发了圆柱分度凸轮辅助建模系统,可方便地实现不同结构参数的圆柱分度凸轮精确建模,再利用UG NX 加工模块的可变轴曲面轮廓铣编制凸轮沟槽的多轴加工程序。
1 圆柱分度凸轮精确建模
1 1 圆柱分度凸轮的方程
[1 2]
圆柱分度凸轮机构的坐标系包括有:与机架相连的定坐标系X 0Y 0Z 0,与凸轮相连的动坐标系
91 2010年第10期
工艺与装备
X 1Y 1Z 1,与分度盘相连的动坐标X 2Y 2Z 2。
分度盘上的滚子曲面在X 2Y 2Z 2坐标系中的表达式如下:
x 2=R p 2+R c cos y 2=R r si n z 2=-r
(1)
式中:r 滚子上一啮合点至分度盘基准面的距离;
R p 2 分度盘节圆半径;R r 滚子半径; 滚子啮合角。
凸轮沟槽的中心线在X 1Y 1Z 1坐标系中的表达式如下:
x 2=(x 2cos +py 2si n -c)+(z 2+A )si n y 2=(-x 2cos -py 2si n +c)+(z 2+A )cos z 2=px 2si n -y 2si n
(2)
式中:p 凸轮的旋向系数,左旋为 1 ,右旋为 -1 ;
分度盘转角; 圆柱凸轮转角;
c 中心距;
A 凸轮轴线至分度盘基准面距离。1 2 基于UG /G ri p 的圆柱分度凸轮建模系统开发
建模思想:在圆柱分度凸轮建模中,关键在于沟槽的中心确定。凸轮结构确定后,大部分的距离参数都可以直接指定。而圆柱凸轮转角 、滚子啮合角 是与分度盘转角 相关联的。取 为可变参数,按照方程式计算得到沟槽底的一条曲线,在曲线上按一定的间隔创建一系列的离散点,并保存点坐标;再将r 加上凸轮的厚度与间隙,按同一方程式计算得到在凸轮以外的并与底部曲线上的离散点相对应的
点,同样将其保存;然后读取点数据,连接对应点构建一系列直线;通过这些直线创建曲面。完成一段的曲面创建后,可以再指定滚子曲线偏置参数、凸轮的结构参数与运动参数来创建下一个曲面。所有曲面连接后就完成确定了沟槽的中心。
利用UG /Grip 编写圆柱分度凸轮模型的建模程序
,流程如图1所示。1 3 圆柱分度凸轮三维设计
创建GR I P 程序并经过编译、链接、调试后,就可以在UG NX 中执行,并可以在UG NX 中创建对应的菜单与工具条。调用圆柱分度凸轮建模工具后,按以下步骤创建一个圆柱分度凸轮三维实体模型。(1)指定分度期曲线的圆柱分度凸轮机构的结构参数和运动参数,如图2所示;
(2)输入建立曲线组需要更改的变量生成一个
凸轮运动曲面;
(3)指定下一滚子曲线建立需要更改的变量,创建下一个曲面;
(4)指定转盘停歇期曲线的圆柱分度凸轮机构的结构参数和运动参数;
(5)输入建立曲线组需要更改的变量生成曲面,生成的曲面如图3所示;
图3 生成凸轮运动曲面
92 工艺与装备
组合机床与自动化加工技术
(6)创建圆柱体;
(7)缝合曲面,加厚曲面并进行布尔求差运算,完成的圆柱分度凸轮如图4
所示。
图4 生成圆柱分度凸轮
2 圆柱分度凸轮数控编程与加工
随着4轴机床与5轴机床的普及,采用多轴联动方式进行圆柱分度凸轮加工成为可能,利用UG NX 加工模块提供的可变轴曲面轮廓铣功能,可以实现复杂零件的多轴加工自动编程
[7]
。
圆柱分度凸轮采用四轴联动加工时,以圆柱端面中心为原点,轴心方向为X 轴正方向,绕X 轴方向旋转为A 轴方向,即第4轴。X 、Y 、Z 轴联动控制刀具在工件上形成沟槽的轮廓曲线,与A 轴联动控制刀具相对于工件做旋转运动。
为了保证加工精度,将凸轮的沟槽分成粗加工与精加工两步,粗加工时沿凸轮沟槽的中心线进行开粗,因而选择可变轮廓铣的 曲线/点 驱动方式;精加工则沿沟槽侧的廓面进行加工,选择可变轮廓铣的 表面积 驱动方式,沿面进行加工。
在UG NX 中对圆柱分度凸轮进行数控加工编程流程归纳如下:
(1)从建模状态转到加工环境。设置加工环境为多轴加工环境 m ill_m ulti ax is 。
(2)新建加工刀具。分别创建粗加工使用的平底刀与精加工使用的平底刀。
(3)新建几何体。包括坐标系几何体与铣削部件几何体、毛坯几何体。其中的毛坯为根据转子外围最大轮廓构造一个圆柱体。
(4)创建粗加工的多轴加工刀轨。创建可变轮廓铣操作 Variab le_contour ;选择沟槽底面为切削区域几何体;更改驱动方法为 曲线/点 ,选择沟槽中心线为驱动几何体;刀轴为 远离曲线 使刀轴始终正对轴心线;设置余量为 0 5 ,指定为多重深度切削;再设置其他相关的切削参数与非切削移动参数、进给与速度参数;确定生成刀轨如图5所示。(5)创建廓面精加工的多轴加工刀轨。创建可变轮廓铣操作 V ar i a b le_contour ;选择驱动方法为 表面积 ,依次拾取沟槽侧的廓面为驱动几何体;
设
图5 粗加工刀轨
置驱动参数,再设置刀轴为 远离曲线 ,设置其他相关的切削参数与非切削移动参数、进给与速度参数;确定生成刀轨如图6所示。同样方法再创建另一个
廓面的精加工多轴加工刀轨。
图6 精加工刀轨
(6)后置处理。对刀具轨迹进行干涉检查、确认及仿真,最后通过后置处理输出NC 加工程序,如图7所示为后置处理产生的4
轴加工数控程序。
图7 数控程序(下转第97页)
93
测模型的进行显著性检验,多元线性回归模型的检验主要包括回归方程显著性检验(F检验)和回归系数显著性检验(T检验),表3为显著性检验结果。
表3 方差分析
方差来源平方和自由度均方F比显著性回归0 87640 2192 4890 001
剩余0 31240 088
总计1 1888
从方差分析表(F检验)中看出,F=2 489,显著性P=0 001,说明所求回归方程的线性回归高度较为显著。另外,通过对回归系数进行T检验发现,回归系数a1、a2、a4高度显著,而a3的显著性不明显,即在T i A1N涂层硬质合刀具高速铣削Incone718镍基高温合金的加工中在高速铣削过程中,切削速度v,进给量f,径向切深a e对刀具寿命的影响较大,轴向切深a p对刀具寿命影响不显著。因此,切削加工前对切削用量进行合理的选择与优化是很有必要的。
6 结束语
高速切削刀具系统是高速加工中心中一个重要的组成部分,在高的主轴回转速度下,刀具系统是否稳定直接影响着产品加工精度和生产效率的提高,通过高速铣削试验及分析:
(1)高温是提高材料化学活性,导致磨损的直接原因;
(2)刀具耐用度受切削速度v的影响比较大,进给量f次之,轴向切深a p最小,高速环境下刀具主要呈现后刀面磨损;
(3)刀具系统的不平衡对精度有很大的影响,因此加工前必须对刀具系统动平衡进行测试和补偿。
[参考文献]
[1]刘战强,艾兴.高速切削刀具磨损寿命的研究[J].工具
技术,2001,35(12):3-7.
[2]华小红.高速切削刀具材料的性能及合理选择[J].农
业装备技术,2008,34(1):31-32.
[3]王先逵.机械加工工艺手册单行本(高速切削)[M].北
京:机械工业出版社,2008.
[4]郑堤,孙令贻.基于加工尺寸检测数据的刀具磨损及寿
命研究[J].组合机床与自动化加工技术,2002(8):32-
35.
[5]刘战强,艾兴.高速切削刀具的动平衡[J].新技术新工
艺,2001(11):18-20.
[6]陈世平,廖林清,侯智.高速切削刀具系统动平衡研究与
分析[J].机床与液压,2005(10):32-33.
[7]秦哲,王成勇,等.高速铣削刀具悬伸量试验研究[J].
工具技术,2004,38(9):76-78.
[8]H.A knouche,A.O utahyon,C.N ouveau.etc.Too l w ea r eff ec t
on cutti ng forces:In routi ng pro cess of A leppo p i ne wood [J].journal ofm aterials pro cessi ng techno l ogy209(2009):
2918-2922.
[9]张义平.钛合金高速铣削刀具磨损的试验研究[J].工
具技术,2007,41(1):55-58.
[10]吴德林,周云飞.高速铣削刀具磨损寿命实验及建模研
究[J].制造技术与机床,2008(11):84-87.
(编辑 赵蓉)
(上接第93页)
3 结束语
本文利用UG软件内嵌的UG/G ri p开发了圆柱分度凸轮建模工具,实现圆柱分度凸轮的精确建模,通过用户输入凸轮的结构参数与运动参数来创建能符合分度运动要求的圆柱分度凸轮。设计的圆柱分度凸轮通过UG CAM模块中的可变轴轮廓铣进行多轴数控编程,实现圆柱分度凸轮的建模与数控一体化。将程序输出到4轴联动的加工中心进行凸轮加工,加工的凸轮质量较高,在高速运转时分度精确,运行平稳。
[参考文献]
[1]彭国勋,肖正扬.自动机械的凸轮机构设计[M].北京:
机械工业出版社,1990.[2]龙村,张高峰.基于AUTOCAD软件的圆柱凸轮CAD
[J].现代机械,2004(6):45-46.
[3]李俊源.基于So li d W orks的圆柱凸轮三维参数化设计的
研究[J].组合机床与自动化加工技术,2007(7):33-
35.
[4]滕皓,蔡卫东,郭培全.圆柱分度凸轮非等径数控加工自
动编程[J].济南大学学报(自然科学版),2003(2):188 -190.
[5]金作成,陈龙宝.圆柱分度凸轮机构的设计及凸轮的数
控加工[J].机械传动,2002(4):50-53.
[6]王庆林.U G/O pen G ri p实用编程基础[M].北京:清华
大学出版社,2002.
[7]郝一舒,赵卿.基于UG的5轴数控高速铣削中心在仿真
加工中的应用[J].制造业自动化,2007(9):52-56.
(编辑 赵蓉)
97
文章编号:1004-2539(2002)04-0050-03 圆柱分度凸轮机构的设计及凸轮的数控加工 (山东大学自动化研究所, 山东济南 250061) 金作成 (山东诸城锻压机床股份有限公司, 山东诸城 262200) 陈龙宝 摘要 空间分度凸轮机构主要应用于冲压机械、包装机械、制药机械及需要固定转位的自动化机械 中。根据应用的场合、应用精度及分度数的不同,空间分度凸轮机构分为平行分度凸轮机构、弧面分度凸轮机构和圆柱分度凸轮机构3大类。本文主要介绍圆柱分度凸轮机构的设计及凸轮的数控加工。 关键词 圆柱分度凸轮 设计 数控加工 1 圆柱分度凸轮机构的设计 图1为圆柱分度凸轮机构的结构示意图,凸轮作 为主动轴,分度盘作为从动轴旋转。由于凸轮曲线是由曲线部分和直线部分组成,就形成了分度盘的间歇运动。圆柱分度凸轮机构尤其适用于分度数较多的自动机械中 。 图1 圆柱分度凸轮机构的结构示意图 1.1 分度数和分度角 分度数n 的大小是由所应用的自动机械决定的。这种形式的分度机构一般适合于n =6～60的情况。 n 太小时压力角太大,传动特性很差;n 过大时,结构 很复杂,分度盘尺寸过大,转动惯量限制其不能高速运转或消耗功率过大。n 确定之后,分度盘的分度角则为Q 10=Q h =360°/2n 。1.2 分度盘直径 分度盘的直径与机构的外形尺寸和分度数有关,从图1可见,从动滚子之间的距离H 应大于工作机构 的最大外形尺寸A 。留一定空隙的σ。一般σ=10mm ～20mm ,于是从动盘滚子中心的节圆半径可用下式计算 l = H 2sin πn = A +σ 2sin π n 1.3 滚子尺寸 滚子半径通常取r 1=(0.25～0.30)H 滚子宽度通常取b 1=(0.8～1.2)r 1 1.4 凸轮尺寸 凸轮尺寸的确定原则是在保证接触应力最大值小于许用应力的前提下,尽可能紧凑一些。根据压力角计算公式可推出,圆柱凸轮的基圆直径可由下式算出 D 2= 2H V m Q 2h tan a m 式中,V m 为最大无因次速度;a m 为最大压力角。 圆柱凸轮的外径则为D 2e =D 2+b 0,凸轮槽深度 h 一般应略大于滚子宽度b 0。在确定凸轮体宽度B 2 时,为了保证分度运动时的连续性,应有适当的啮合重叠段为宜。在图1所示的机构中,B 2的取值范围为2(1-r 1)>B 2>H 。1.5 中心距 中心距是凸轮中心线与分度盘中心线之间的距离。可以用下式求得 c =l cos π n ±a 式中,a 为凸轮中心线偏离滚子起始与终止位置中心连线的距离,一般情况下a =0。凸轮中心线与分度盘基准面的距离取决于凸轮体外径D 2e 、滚子销轴向尺寸和分度盘厚度等结构参数的选取,应尽量使凸轮外缘靠近分度盘底面,以减少滚子销轴的悬臂分度。1.6 结构形式 圆柱分度的结构形式大体分3种,一种是凸脊定位,另有偏凸脊定位,还有槽定位。由于凸脊定位精度高,所以凸脊定位形式较常见。1.7 凸轮的动程角与动静比 由于分度凸轮主要功能就是实现间歇运动,因此对动静比的要求就非常严格,对动程角也有一定要求。动程角的大小是由用户提出的。但是通常希望动静比 5 机械传动 2002年
4.1 参数化设计原理 采用Pro/ENGINEER 进行参数化设计，所谓参数化设计就是用数学运算方式建立模型各尺寸参数间的关系式，使之成为可任意调整的参数。当改变某个尺寸参数值时，将自动改变所有与它相关的尺寸，实现了通过调整参数来修改和控制零件几何形状的功能。采用参数化造型的优点在于它彻底克服了自由建模的无约束状态，几何形状均以尺寸参数的形式被有效的控制，再需要修改零件形状的时候，只需要修改与该形状相关的尺寸参数值，零件的形状会根据尺寸的变化自动进行相应的改变 【17】 。参数化设计不同于传统的设计, 它储存了设计的整个过程,能设计出一族而非单一的形状和功能上具有相似性的产品模型。参数化为产品模型的可变性、可重用性、并行设计等提供了手段,使用户可以利用以前的模型方便地重建模型,并可以在遵循原设计意图的情况下方便地改动模型,生成系列产品 【18】 。 4.2 建立滚轮中心轨迹曲线方程 圆柱凸轮最小外径为： min 2m D r B =?+ （37） 由式（37）、（7）、（31）得：
4 1m in 4 1 4100095.161080003224tan cos 100095.1610800032tan cos 2000 95.1610380002tan cos m h Ft h D r B h Ft h h Ft h D D ρα α ραα α α ---????+ ? ??=?+=? + ????+ ? ??= + ????+ ? ??= + （38） 圆柱周长L 4 200095.1610380002tan cos h Ft h D D L D ππαα-??????+ ? ??? ?==+ ? ??? （39） 单个滚轮中心轨迹按周长展开，如图10所示： 图10 单个滚轮中心轨迹按周长展开
毕业设计 题目弧面分度凸轮的设计 学院机械工程学院 专业工业工程 姓名冯堃 学号 20050407069 指导教师王红岩 二OO九年六月十日
弧面分度凸轮的设计 The Design of Roller Gear Indexing Cam 专业：工业工程 学生：冯堃 指导教师：王红岩 济南大学机械工程学院 二零零九年六月
目 录 摘 要 ............................................................i ABSTRACT .. (ii) 第一章 绪论 ...................................................- 1 - 1.1 课题研究的背景和意义 .................................................................. - 1 - 1.2 分度运动 .......................................................................................... - 1 - 1.3 从动系统的工作原理 ...................................................................... - 2 - 1.4 凸轮驱动系统分度机构 .................................................................. - 3 - 1.4.1精密分度凸轮机构的基本类型 ............................................... - 3 - 第二章 弧面凸轮设计中基本参数的确认 .............................- 5 - 2.1 弧面分度凸轮机构的基本形式与工作特点 ..................................... - 5 - 2.2 运动的必要条件——凸轮曲线的选择 ............................................. - 6 - 2.3 选择曲线时考虑的运动学参数 ......................................................... - 8 - 2.4 弧面分度凸轮机构的主要运动参数 ................................................. - 9 - 2.4.1 凸轮分度廓线头数Ｈ、转盘滚子数Ｚ与转盘分度书Ｉ之间的 关系 .................................................................................................................... - 9 - 2.4.2 凸轮与转盘在分度期与停歇期的运动参数 .......................... - 9 - 2.4.3动停比k 与运动系数τ ......................................................... - 10 - 2.4.4 啮合重叠系数ε .................................................................... - 10 - 2.5弧面分度凸轮机构的主要几何尺寸计算 ........................................ - 11 - 2.5.1凸轮节圆半径1p r ，转盘节圆半径2p r 与中心距C ............... - 11 - 2.5.2许用压力角p a ...................................................................... - 11 - 2.5.3转盘节圆半径2p r .................................................................... - 11 - 2.5.4滚子数z 、相邻两滚子轴线间夹角z φ、滚子半径ρ与宽度b . - 11 - 2.5.5凸轮的主要尺寸 ..................................................................... - 12 - 2.5.6装上滚子后转盘的尺寸 ......................................................... - 13 -
圆柱分度凸轮机构的分析与设计 【摘要】如何分析圆柱分度机构。 【关键词】分度盘；圆柱凸轮 根据机构运动分配图所确定的原始数据，分别设计各组独立的执行机构。进行凸轮机构尺寸设计时，通常需完成以下过程。 1.凸轮机构选型 在设计计算凸轮几何参数前，要先确定采用何种形式的凸轮机构，其中包括凸轮的几何形状、从动件的几何形状、从动件的运动方式、从动件和凸轮轮廓维持接触的方式等。选型设计的灵活性很强，同一工作要求可以由多种不同的凸轮机构类型来实现： （1）从动件的运动方式可以与执行机构的运动方式相同，也可以不同。他们之间可通过适当的传动机构进行变换，即移动变为摆动，或者摆动变为移动。 （2）凸轮的几何形状（平面的或空间的）选择要考虑到它在机床中的安装位置，目的是尽量简化由从动件至执行机构之间的传动机构。 （3）平面凸轮机构可用各种形式的从动件，即尖底、滚子或平底的，而空间凸轮机构中通常只能采用滚子从动件。 2.计算从动件的主要运动参数 根据执行构件的运动要求计算出凸轮机构的从动件行程（最大位移量或最大旋转角度）。对于执行构件与凸轮机构的从动件固定连接的情况，运动要求是一致的。对于执行构件与凸轮机构的从动件两者之间还具有运动传递机构的情况，则需要采用机构位置分析方法进行计算。如果执行机构件在运动过程中有一个或数个驻点位置需要保证与其它执行构件的运动协调关系，则也需计算出与这些驻点对应的从动件位置参数。 3.确定从动件的运动规律 从动件在整个运动范围内的运动特性，诸如位移、转角、速度等（有驻点要求时还包括通过驻点位置时的运动特性），是与执行构件工作特性密切相关的，也与所选定的凸轮机构的类型之间存在一定制约因素。因此，在确定从动件的运动规律时需要分析各种有关的影响因素。 4.凸轮机构的基本尺寸设计
凸轮机构考试复习与练习题 一、单项选择题（从给出的A、B、C、D中选一个答案） 1 与连杆机构相比，凸轮机构最大的缺点是。 A．惯性力难以平衡B．点、线接触，易磨损 C．设计较为复杂D．不能实现间歇运动 2 与其他机构相比，凸轮机构最大的优点是。 A．可实现各种预期的运动规律B．便于润滑 C．制造方便，易获得较高的精度D．从动件的行程可较大 3 盘形凸轮机构的压力角恒等于常数。 A．摆动尖顶推杆B．直动滚子推杆 C．摆动平底推杆D．摆动滚子推杆 4 对于直动推杆盘形凸轮机构来讲，在其他条件相同的情况下，偏置直动推杆与对心直动推杆相比，两者在推程段最大压力角的关系为关系。 A．偏置比对心大B．对心比偏置大 C．一样大D．不一定 5 下述几种运动规律中，既不会产生柔性冲击也不会产生刚性冲击，可用于高速场合。 A．等速运动规律B．摆线运动规律（正弦加速度运动规律） C．等加速等减速运动规律D．简谐运动规律（余弦加速度运动规律） 6 对心直动尖顶推杆盘形凸轮机构的推程压力角超过许用值时，可采用措施来解决。 A．增大基圆半径B．改用滚子推杆 C．改变凸轮转向D．改为偏置直动尖顶推杆 7．（）从动杆的行程不能太大。 A. 盘形凸轮机构 B. 移动凸轮机构 C. 圆柱凸轮机构 8．（）对于较复杂的凸轮轮廓曲线，也能准确地获得所需要的运动规律。 A 尖顶式从动杆 B.滚子式从动杆 C. 平底式从动杆 9．（）可使从动杆得到较大的行程。 A. 盘形凸轮机构 B 移动凸轮机构 C. 圆柱凸轮机构 10．（）的摩擦阻力较小，传力能力大。 A 尖顶式从动杆 B. 滚子式从动杆 C 平底式从动杆 11.（）的磨损较小，适用于没有内凹槽凸轮轮廓曲线的高速凸轮机构。 A. 尖顶式从动杆 B.滚子式从动杆 C. 平底式从动杆 12．计算凸轮机构从动杆行程的基础是（）。 A 基圆 B. 转角 C 轮廓曲线 13．凸轮轮廓曲线上各点的压力角是（）。
万方数据
２０８高东强等：基于ＵＧ的圆柱凸轮参数化建模与仿真加工第１０期 ２基于ＵＧ的设计方法与三维造型 对于凸轮的设计，其关键是建立凸轮工作部分的轮廓曲线，圆柱凸轮是在圆柱表面按理论轮廓曲线轨迹建立凹槽或是凸橼，当凸轮绕定轴转动时带动滚子从动件实现各种不同的运动规律。 基于ＵＧ的圆柱凸轮参数化设计与建模主要是应用ＵＧ建模中的规律曲线功能，通过建立ＵＧ表达式来生成凸轮的理论轮廓曲线，再采用扫掠、回转、曲线缠绕以及布尔运算等操作，建立圆柱凸轮的三维实体模型。如要设计一单滚子直动从动件圆柱凸轮，已知滚子从动件行程ｈ＝３０ｍｍ，槽宽ａ＝２４ｍｍ，槽深ｂ＝２０ｍｍ，凸轮基圆半径ｒ＝６０ｍｍ，滚子从动件运动规律： 推程为余弦加速运动，推程角咖。＝６０。；远休止角ｑｂ２＝１６０。；回程也为余弦加速运动，回程角咖ｒ－－６００；近休止角＃，。 ２．１推导ＵＧ表达式 ．ｔｏｏｏ 参考【１】建立圆柱凸轮理论轮廓曲线的参数方程： ｌ一耐 ｛ｙ＝ｒｓｉｎｊ（ｏｏ巧＜３６０。） ｌ：＝ｓ 式中：ｒ一基圆半径： ，一凸轮转角； ｓ—升程； 茗、ｙ、一曲线上任意点坐标。 建立理论轮廓曲线参数方程后，接下来的工作是根据从动件运动规律推导升程ｓ的表达式翻， 推程（余弦加速度）： ｓ＝争［，一（磊９）】鲜【ｏ，钡】 远休止期：ｓ－－－ｈ 回程（余弦加速度）： ｓ＝争［１－ｃ。ｓ（云妒）】非［ｏ，如】 近休止期：ｓ＝０ 对于其它运动规律的公式推导可参阅回。 以上参数方程和表达式是应用ＵＧ建模生成凸轮轮廓曲线的理论基础，为了方便操作，必须将以上各式转化成ＵＧ可以识男Ｈ的表达式，如图ｌ所示，当凸轮从动件的运动规律及参数发生改变时，只需在ＵＧ表达式文件中更改相关公式和数据即可，真正实现了圆柱凸轮建模的参数化、系统化。 图ｌ凸轮理论轮廓曲线的ＵＧ表达式性图２圆柱凸轮理论轮廓曲线２．２创建凸轮三维模型 （１）应用ＵＧ的规律曲线功能，按上步建立的ＵＧ表达式生成ｐｌｊ段规律的样条曲线，如图２所示。通过ＵＧ规律曲线功能得到圆柱凸轮的理论轮廓曲线后，可以由两种不同的方式来建立三维实体模型：一是线～面．—体的创建方法，其基本操作是先由理论轮廓曲线得到凸轮槽底部曲面，再通过加厚片体得到凸轮槽实体，最后创建圆柱体并与凸轮槽实体进行布尔运算；二是引导截面法，即建立凸轮槽的截面曲线，然后运用扫掠选项得到凸轮槽实体，而最后一步与一相同。需要注意的是在这里绝不能通过拉伸命令来创建凸轮槽实体，因为该操作所得到的实体是不等宽的。下面我们主要以第二种方式来示例操作：（２）为了得到槽宽ａ＝２４ｍｍ，槽深ｂ＝２０ｍｍ的沟槽，我们应用到ＵＧ建模中的扫掠功能，如图２所示在ＸＯＺ平匝创建长２４ｍｍ、宽２０ｒａｍ的矩形，并以圆柱凸轮理论轮廓曲线为引导线进行扫掠，定位方法选择按矢量＝方向定位，得如图３（ａ）所示三维实体。（３）创建底圆半径ｒ＝６（ｈｌｌｍ的圆柱体（保证所求理论轮廓曲线与圆柱体同轴）。然后使其与上步图３（ａ）所示三维实体进行布尔运算，得到如图３（ｃ）所示的三维模型。 （ａ）（ｂ）（ｃ） 图３圆柱凸轮三维实体模型 ３运动仿真及分析 运动仿真模块是ＣＡＥ应用软件，主要用于建立运动机构模型，分析其运动规律。基于ＵＧ的运动仿真可以进行机构的干涉分析，跟踪零件的运动轨迹，分析机构运动过程中零件位移、速度、加速度、作用力、反作用力以及力矩等的变化规律。通过运动仿真结果，可以对零件的结构及材料等属性进行修改，并将所修改的参数直接反映到装配主模型上，以完成最终的优化设计。 基于ＵＧ的运动仿真主要分为三个过程：一是前处理，包括创建连杆（Ｌｉｎｋｓ）、运动副（ｊｏｉｎｔｓ）和定义运动驱动（ＭｏｔｉｏｎＤｒｉｖｅｒ）；二是运动仿真，主要有关节运动（Ａｒｔｉｃｕｌａｔｉｏｎ）和运动仿真（Ａｎｉｍａｔｉｏｎ）两种形式，其中前者是基于位移的运动，后者是基于时间的运动；三是运动分析，即以图表（Ｇｒａｐｈｉｎｇ）和电子表格（ＳｐｒｅａｄｓｈｅｅｔＲｕｎ）等形式分析相关零件的运动规律。 ３．１前处理 如图４所示创建连杆，将圆柱凸轮定义为Ｌ００１，滚子定义为Ｌ００２，并在圆柱凸轮上创建旋转副Ｊ００１，添加驱动类型为恒定，初速度ｌ８０ｄｍｉｎｏ在滚子Ｅ电帽｝＿１吲｝动副Ｊ００２，需注意的是移动副Ｊ００２自勺＝黾动方向设定为沿圆柱凸轮的母线方向。为了保证凸轮与滚子在整个运动翅程中始终是彼此接触，还需仓！膳｝－—个３Ｄ拦触ＣＯＯｌ。３．２运动仿真 打开解算方案窗口，选择基于时间的机构运动仿真，定义时间为 ２ｓ，步长为１００，其它选择默认值，点击确认进行运动方案求解。万方数据
文章编号:1001-2265(2010)10-0091-03 收稿日期:2010-04-16 作者简介:王卫兵(1974 ),男,江西南昌人,江西赣江职业技术学院副教授,硕士,主要从事机械设计与制造相关技术的研究,(E -m ail) w _oli ve @si na .co m 。 圆柱分度凸轮的精确建模与数控编程 王卫兵,董燕,胡志新 (江西赣江职业技术学院,南昌 330108) 摘要:应用UG 的二次开发工具UG /Gr i p 开发了圆柱分度凸轮的建模系统,实现了圆柱分度凸轮的三维数字化精确建模,再利用UG CAM 模块的可变轴曲面轮廓铣对凸轮沟槽进行数控编程与加工,提高了圆柱分度凸轮数控加工的质量和效率。 关键词:圆柱分度凸轮;二次开发;多轴编程;UG /Grip 中图分类号:TH 16;TG65 文献标识码:A Prec iseM ode ling and NC Programm ing of C ylindrical Indexing Ca m Based on A pplication D evelop m ent of U nigraphics WANG W ei b i n g ,DONG Yan,HU Zh i x i n g (Jiangx i Ganjiang V ocational Co llege ,Nanchang 330108,Ch i n a) Abst ract :On t he basis of t he analysis of surf ace c har acteristics f o r cylindrical indexing ca m ,has estab lished modeling syste m of t hree di m ensional dig itization model f o r cylindrical indexing ca m by UG /Grip ofUG re development tool .On t he basis of discussing f our axis machining appr oach of cy lindrical indexing ca m gr oove ,t he f our axis tool pat h of t he cy lindrical indexing ca m is gener ated by variable cont ourmac hining sche ma in U nigr aphics . K ey w ords :cy lindrical indexing ca m ;UG /G rip ;NC pr ogr a m ming ;r e develop ment of unigr aphics 0 引言 圆柱分度凸轮机构用于两垂直交错轴间的间隙分度步进运动,具有定位精度高、承载能力大、运动平稳等特点。广泛应用于各种机床与机械设备的间 隙步进机构与步进供料装置等[1] 。圆柱分度凸轮是机构中的关键部件,决定了整个机构的运动学和动力学性能。因此,对凸轮廓面的精确设计与数控加工精度保证的研究至关重要。 使用常规的C AD 建模工具进行圆柱分度凸轮的三维造型比较困难,采用传统的加工方法也难以保证凸轮槽的加工精度。龙村等[2] 、李俊源[3] 分别在AutoCAD 与So lid W orks 环境下,利用VB A 开发了圆柱凸轮的三维CAD 系统,未能实现造型与编程的集成。为了达到较高的凸轮廓面精度,必须对圆柱分度凸轮进行数控加工。圆柱凸轮沟槽的数控加工传统上采用三轴联动的范成等径加工或非等径加工,通过工件的旋转,铣刀作XY 联动,切割加工出凸轮的沟槽 [4 5] 。等径加工的刀具直径必须与滚子相等, 由于不可避免的刀具磨损,因此很难保证加工精度。非等径加工存在的问题有:一是不能按照零件的精确形状进行走刀;二是由于零件的旋转与主轴的移动不能完全同步产生较大误差;三是切削过程中不同的切削位置其实际的切削进给并不相等。因而这种加工方法的精度受到限制。 UG NX 是广泛应用于机械工程领域的集成化C AD /CAM /C AE 软件,其提供UG /Grip 可以对软件功能进行二次开发,以增强UG 的功能,并实现用户 化的定制[6] 。本文利用UG /Grip 编程工具开发了圆柱分度凸轮辅助建模系统,可方便地实现不同结构参数的圆柱分度凸轮精确建模,再利用UG NX 加工模块的可变轴曲面轮廓铣编制凸轮沟槽的多轴加工程序。 1 圆柱分度凸轮精确建模 1 1 圆柱分度凸轮的方程 [1 2] 圆柱分度凸轮机构的坐标系包括有:与机架相连的定坐标系X 0Y 0Z 0,与凸轮相连的动坐标系 91 2010年第10期 工艺与装备
% 转角：0~120 h=160 phi1=2*pi/3 x=100*((2*pi/3)*t) y=h*(1-cos(pi*120*t/phi1))/2 z=0 % 转角：120~150 h=160 x=200*pi/3+100*(pi/6*t) y=h z=0 % 转角：150~300 h=160 phi=5*pi/6 x=100*(5*pi/6)+100*(5*pi/6)*t y=h*(1+cos(pi*150*t/phi))/2 z=0 % 转角：300~360 x=100*5*pi/3+100*pi/3*t y=0 z=0 L圆柱凸轮的建模——PROE4.0 PROESKILL 圆柱凸轮建模与盘形凸轮略有区别。但是前面的步骤是相同的。下面用一个实例来说明。任务： 生成一个圆柱凸轮，外径D=200,长度L=240,滚子半径Rr=30.从动件运动规律：凸轮转角0——120度时，从动件以余弦运动规律向一端移动160；从120——150度时，从动件静止（远休止）；从150——300度时，从动件以余弦运动规律向另一端移动160，回来；300——360度时，从动件又不动。 一、新建文件 大家都很熟悉，所以就不多说了。
二、生成位移曲线 操作相同，但是位移曲线就必须注意了。 1.单击（插入基准曲线），选择“从方程”，“完成”。
2.弹出如下对话框。选择坐标系PRT_CSYS_DEF，在新弹出的【菜单管理器】中，选择【设置坐标类型／笛卡儿】。 3.输入方程。 注意：在盘形凸轮建模中，一般以转角为X轴，范围0——360，从动件位移为Y轴。但是在此，我们将圆柱凸轮展开，可以看成一个长方体，这样凸轮的沟槽就自动呈现在我们眼前，这沟槽就是我们要的位移曲线。 因此，位移曲线是这样的：X轴范围为0——PI*D,也就是底面圆的周长。Y轴仍然是从动件位移。 STEP1
凸轮机构（分度盘）选型范例介绍 本站搜索更多关于“分度机构论坛”的内容 典型范例: 以下内容更改机构选型： 已知条件,设计资料 (1)回转台工位数(分度数)S: S=8 (2)每工位驱动时间:1/3秒 ;定位时间:2/3秒 (3)输入轴凸轮轴转速:N=60转/分钟 (4)凸轮曲线:变形正弦曲线 (5)回转盘的尺寸:φ600mm×16mm (6)夹具的重量:2.5kg/组 (7)工件的重量:0.3kg/组 (8)转盘依靠其底部的滑动面支持本身重量负荷,有效半径:R1= 250mm (9)驱动角:θ=360×(驱动时间)/(驱动时间+定位时间)=120deg 解答: 回转台工位数:s=8输入轴凸轮轴转速:N=60rpm 凸轮曲线是变形正弦曲线,因此Vm=1.76 Am=5.53 Qm=0.991 1、负载扭矩:Tt (1)惯性扭矩:Ti (a)转盘重量:w3 w1=π×R×R×t×7.8×1/1000=π×300×300×16×7.8×1/(1000×1000) =35.29(kg) w2=2.5×8=20(kg) w3=0.3×8=2.4(kg)
(b)回转盘惯性矩:I1; 夹具惯性矩:I2; 工件惯性矩:I3为 I1=(w1×R×R)/2G=(35.29×300×300)/(2×9.8×1000×1000)=0.16(kg.m.s2) I2=(w2×R1×R1)/G=(20×250×250)/(9.8×1000×1000)=0.13(kg.m.s2) I3=(w3×R1×R1)/G=(2.4×250×250)/(9.8×1000×1000)=0.015(kg.m.s2) (c)总惯性矩:I=I1+I2+I3 =0.16+0.13+0.015=0.305(kg.m.s2) (d)输出轴最大角加速度: α=Am×2π/S×(360/θ×N/60) α=5.53×2π/8×(360/120×60/60)2=39.09(rad/s2) (1)惯性扭矩:Ti Ti=I×α=0.305×39、09=11.92(kg.m) (2)磨擦扭矩:Tf Tf=μ×w×R1=0.15×(35.29+20+2.4)×250/1000=2.16(Kg.m) (3)作功扭矩:Tw在间歇分度时没有作功,因此Tw=0 (4)以上总负载扭矩:Tt=Ti+Tf+Tw=11.92+2.16+0=14.08(kg.m) 2、实际负载扭矩:Te 安全负载的因数fe=1.8 Te=Tt×fe=14.08×1.8=25.34(kg.m) 输入轴扭矩:Tca(注:输入轴起动负载扭矩视为0 ,因此Tca=0 Tc=360/(θ×s)×Qm×(Te+Tca)=360/(120×8)×0.99×(25.34+0)=9.41(kg.m) 计算所需的马力:p=Tc×N/(716×f )(HP)或P=Tc×N/(975×f)(kw) 假设效率f=60% 那么P=9.41×60/(716×0.6)=1.31(HP)P=9.41×60/(975×0.6)=0.965(Kw) 事实上,以上所计算的值为起动时最大马力,而连续传动所需的马力为1/2选择 适用的间歇分度器根据以上所计算的资料以及输入轴的转数60rpm来选择,请参考说明书上所记载,凡是输出轴扭矩高于以上所计算的Te值者均可选用。因为 Te=25.34(kg.m),所以应采用GHH100型。 注:(1)Vm:最大非向性速度 (2)Am:最大非向性之加速度 (3)Qm:凸轮轴最大扭力系数
成一个圆柱凸轮，外径D=100,长度L=240,滚子半径Rr=30.从动件运动规律：凸轮转角0——120度时，从动件以余弦运动规律向一端移动160；从120——1150度时，从动件静止（远休止）；从150——100度时，从动件以余弦运动规律向另一端移动160，回来；300——360度时，从动件又不动。 一、新建文件 大家都很熟悉，所以就不多说了。 二、生成位移曲线 操作相同，但是位移曲线就必须注意了。 1.单击（插入基准曲线），选择“从方程”，“完成”。 2.弹出如下对话框。选择坐标系PRT_CSYS_DEF，在新弹出的【菜单管理器】中，选择【设置坐标类型／笛卡儿】。 3.输入方程。 注意：在盘形凸轮建模中，一般以转角为X轴，范围0——360，从动件位移为Y轴。但是在此，我们将圆柱凸轮展开，可以看成一个长方体，这样凸轮的沟槽就自动呈现在我们眼前，这沟槽就是我们要的位移曲线。
因此，位移曲线是这样的：X轴范围为0——PI*D,也就是底面圆的周长。Y轴仍然是从动件位移。 STEP1 现在我们来输入推程段（转角0——120）的方程： 说明：X的方程中，100是半径，是转角。由于底面圆展开成横轴X，因此X 即为弧长（为半径乘以转角），即为。 STEP2 点击记事本的【文件／保存】，然后退出。 点击【曲线：从方程】中的【确定】。产生如图的曲线。 同理可以输入另外三段曲线方程，这里不重复说明，例如远休止段（120——150）为： 150——300段： 300——360段：
最终生成结果如图： 4.保存为IGES格式。 确定，弹出下面的对话框，做出如图的选择，确定，完成IGES副本的保存。 三、生成凸轮凹槽 1.拉伸出基体 大家都很熟悉，故不详述了。 （1） （2）绘制一个矩形。 （3）工具——关系
自动化机械中圆柱分度凸轮机构的曲线设计和数控加工 摘要：近些年来，随着时代经济的飞速发展以及科技的进步，我国自动化机械行业发展进程不断加快。自动化机械中，空间分度凸轮机构的应用过程中，如何做好曲线设计和数控加工始终是自动化机械行业领域研究的热点之一。本文基于这一课题，首先分析了自动化机械中圆柱分度凸轮机构的曲线设计，其次分析了自动化机械中圆柱分度凸轮机构的数控加工技术。 关键词：自动化机械；圆度分度凸轮；曲线设计；数控加工 自动化机械中凸轮机构有着越来越广泛的应用，这种凸轮机构不仅仅有着传动导向的基本功能，同时也有着对机构控制的重要功能，在当前的凸轮机构发展中，不仅仅将相对复杂的运动规律产生，同时也有着相对较大的变速范围，对于执行机构的自动工作循环有着一定的控制作用。现如今，伴随着计算机辅助技术以及计算机技术的日益成熟，圆度分度凸轮机构的应用，为自动化机械带来了极大的便利，并降低了制造的成本。 1.自动化机械中圆柱分度凸轮机构的曲线设计 圆度分度凸轮主要是自动化机械一种常见的转位凸轮，同时也是一种圆盘转位凸轮，有着不封闭的曲线凹槽。工作的过程中，主动轴是凸轮，并借助于动轴进行旋转，形成一种分度盘的间歇运动，将圆盘分度的目的实现。 自动化机械圆度分度凸机构曲线设计的过程中，由于曲线运动往往有着一定的复合性，在将滚子运动轨迹满足的同时，也要将曲线运动规律以及曲线的升程满足。首先就要对余弦加速度运动规律下的凸轮理论曲线进行计算，并对修正后的曲线以及引导圆弧线进行计算。 余弦加速度运动规律下的一种凸轮理论曲线计算的过程中，就要对间隔直线逼近法加以采用，将凸轮理论下曲线中的各个点的坐标计算出。 修正曲线计算的过程中，就要结合滚子的运动轨迹，自动化机械中的铣刀控制过程中，就要将Y向的补充运动及时的增加，将修正曲线逐步形成。对于曲线各个点的修正值用表示，如下所示： 分度圆的半径用表示，同时曲线总升程用表示，分度角用表示。圆弧线计算的过程中，在对引导圆弧半径确定和相关的圆心坐标值确定的过程中，就要保证合理的选择圆弧线的半径，避免凸轮中滚子进入时出现相关的碰撞。 设计过程中，更要做好误差的校验工作，并保证动自化机械中圆柱分度凸轮机构曲线有着合理化的设计。 2.自动化机械中圆柱分度凸轮机构的数控加工
·69· 基于Creo 的圆柱分度凸轮三维建模 刘文光 张卧波 史建国 （济南职业学院，山东 济南 250103） 摘要：利用Creo 对圆柱分度凸轮进行三维建模，可以先绘制凸轮展开截面线，利用包络命令将截面线缠绕到圆柱，利用扫描命令创建圆柱分度凸轮主体，然后依次创建凸轮的细节特征。 关键词：圆柱分度凸轮；Creo；三维建模；包络；扫描 中图分类号：TH16 文献标志码：B 文章编号：1673-4270(2017)05-0069-05 一、圆柱分度凸轮三维建模思路 圆柱分度凸轮是自动机、自动线中常见的中低速间歇传动装置。对图1所示的圆柱分度凸轮进行三维建模，可以首先绘制凸轮展开截面线，将截面线缠绕到圆柱，通过扫描的方法创建圆柱分度凸轮主体，然后依次创建孔、加强筋、倒角等细节特征[1]。 图1 圆柱分度凸轮 二、基于Creo 的圆柱分度凸轮三维建模以Creo 中的mmns_part_solid 模板新建prt 零件。（一）创建参数 在 标签下选择 定义参数[2]，创 建类型为实数的参数D,其值为160；创建类型为实数的参数T，其值为pi*D，如图2所示。 （二）创建拉伸曲面特征 选择FRONT 面为草绘平面，以RIGHT 面和TOP 面在草绘平面上的投影线的交点为圆心，草绘直径为D 的圆，完成草绘。在 操控板选择 设定拉伸为曲面，从草绘平面以指定的深度值拉伸76，生成图3所示的拉伸1。 （三）创建基准面 过拉伸1的轴线，与TOP 面成60°角生成基 准面DTM1；与拉伸1相切，与DTM1垂直生成基准面DTM2，如图4所示。 图2 参数D 和参数T （四）创建圆柱分度凸轮展开截面线 选择DTM2为草绘平面，草绘图5所示的展开截面线。两条水平线的长度分别为T*236/360 和 作者简介：刘文光（1983—），男，山东济南人，济南职业学院机械制造学院讲师。 基金项目：本文系2015年度山东省高等学校科研计划项目“基于计算机辅助技术的传送机构特性分析及设计研究”（项 目编号：J15LB53）的阶段性研究成果。 ，
第二十七讲下一讲 学时：2学时 课题：第十章凸轮机构 10.1 概述 10.2 常用的从动件运动规律 目的任务：熟悉凸轮机构的应用和特点及类型，理解常用的从动件运动规律，能够绘制位移线图 重点:凸轮机构的应用和特点及类型 难点：立体凸轮机构运动的实现 教学方法：利用动画演示机构运动，工程应用案例展示其应用场合。 第十章凸轮机构 10.1概述 凸轮机构由凸轮、从动件和机架三部分组成，结构简单，只要设计出适当的凸轮轮廓曲线，就可以使从动件实现任何预期的运动规律。但另一方面，由于凸轮机构是高副机构，易于磨损，因此只适用于传递动力不大的场合。 10.1.1 凸轮机构的应用（工程应用案例） 内燃机配气机构凸轮机构
自动车床上的走刀机构分度转位机构 靠模车削机构 10.1.2 凸轮机构的分类 凸轮机构的类型很多，常就凸轮和从动杆的端部形状及其运动形式的不同来分类。 (1) 按凸轮的形状分 1)盘形凸轮(盘形凸轮是一个具有变化向径的盘形构件绕固定轴线回转) 尖顶移动从动杆盘形凸轮机构尖顶摆动从动杆盘形凸轮机构 滚子移动从动杆盘形凸轮机构 滚子摆动从动杆盘形凸轮机构 平底移动从动杆盘形凸轮机构平底摆动从动杆盘形凸轮机构2)移动凸轮(移动凸轮可看作是转轴在无穷远处的盘形凸轮的一部分，它作往复直线移动。) 移动从动杆移动凸轮机构 摆动从动杆移动凸轮机构 3)圆柱凸轮(圆柱凸轮是一个在圆柱面上开有曲线凹槽，或是在圆柱端面上作出曲线轮廓的构件，它可看作是将移动凸轮卷于圆柱体上形成的。)
圆柱凸轮自动送料机构 4)曲面凸轮 按锁合方式的不同凸轮可分为：力锁合凸轮，如靠重力、弹簧力锁合的凸轮等；形锁合凸轮，如沟槽凸轮、等径及等宽凸轮、共轭凸轮等。 沟槽凸轮槽凸轮机构 等宽凸轮等径凸轮 (2) 按从动杆的端部形状分 1) 尖顶 这种从动杆的构造最简单，但易磨损，只适用于作用力不大和速度较低的场合(如用于仪表等机构中)。 2) 滚子 滚子从动杆由于滚子与凸轮轮廓之间为滚动摩擦，磨损较小，故可用来传递较大的动力，因而应用较广。 3) 平底 平底从动杆的优点是凸轮与平底的接触面间易形成油膜，润滑较好，所以常用于高速传动中。 (3)按推杆的运动形式分 1)移动 往复直线运动。在移动从动杆中，若其轴线通过凸轮的回转中心，则称其为对心移动从动杆，否则称为偏置移动从动杆。 2)摆动 作往复摆动。 凸轮产品实物 https://www.doczj.com/doc/ab14791265.html,/ 凸轮轴盘形凸轮 各式凸轮 总结： 凸轮机构的组成 凸轮是一个具有曲线轮廓或凹槽的构件。凸轮通常作等速转动，但也有作往复摆
西 南 交 通 大 学 本科毕业设计（论文） 圆柱凸轮加工方法及应用 年 级：2005级 学 号：20055355 姓 名：商飞 专 业：制造工程 指导老师：彭新宇 2009年6月
院 系 机械工程学院 专 业 制造工程 年 级 2005级 姓 名 商飞 题 目 圆柱凸轮加工方法及应用 指导教师 评 语 指导教师 (签章) 评 阅 人 评 语 评 阅 人 (签章) 成 绩 答辩委员会主任 (签章) 年 月 日
毕业设计（论文）任务书 班级 2005制造工程一班学生姓名商飞学号 20055355 发题日期：2009 年 3 月 5 日完成日期：2009年 6 月 15 日 题目圆柱凸轮加工方法及应用 1、本论文的目的、意义空间凸轮是空间凸轮机构中的关键零件，其传统方法加工难度大，周期长，加工精度低，对操作工人技术水平要求高。本文研究了采用CAD/CAM技术采用数控机床进行空间凸轮加工的方法。讨论整个加工工艺过程的决策。并采用UG/CAM技术针对具体凸轮的重要加工工序完成了加工程序和刀路仿真，并针对该重要工序设计夹具。通过对本课题的研究，能让学生深刻理解当前进行此类产品进行加工工艺决策的理论，有助于将其在几年大学所学习知识与实践结合并得到综合运用。使其初步具备从事技术和科研工作的能力。 2、学生应完成的任务收集并吸收关于此类产品的加工工艺决策理论的资料，深刻理解基于CAD/CAM的数控编程技术，将二者有机的结合在一起并运用于空间凸轮重要工序的加工程序编制并设计夹具（提供NC程序及电子或纸质夹具图）。
3、论文各部分内容及时间分配：（共 15 周） 第一部分 收集资料，吸收消化 ( 3周) 第二部分 确定技术路线，整理论文思路 (1 周) 第三部分 完成论文初稿 ( 6周) 第四部分 修改论文 ( 1周) 第五部分 定稿及其他 ( 1周) 评阅及答辩 ( 周) 备 注 指导教师： 年 月 日 审 批 人： 年 月 日
实验四、盘型凸轮的建模 一、实验目的 通过本实验的学习，使读者了解Pro/E Wildfire 5.0中凸轮零件建模的基本方法和高级特征的配置使用。并掌握“基准曲线”和“可变剖面扫描”等实体特征建模的一般方法。 二、实验内容 本例将通过凸轮类零件建模过程的实例，介绍Pro/E Wildfire 5.0中凸轮类零件常用的建模方法，凸轮类零件主要包括盘型凸轮、圆柱凸轮和异型凸轮等，是机械设计中一类重要零件，所使用的建模命令主要以“基准曲线”和“可变剖面扫描”等基本特征和高级特征为主。 三、实验指导 Step 1、新建零件文件 启动Pro/E Wildfire 5.0，单击工具栏“新建”按钮，选择系统默认“零件”类型，取消选中【使用缺省模板】复选框，选择【mmns_part_solid】选项，最后单击【确定】，进入三维实体化环境。 Step 2、创建基准曲线特征 选择【插入模型基准】|【曲线】菜单项，系统弹出如图4-1所示“菜单管理器”对话框，选择“从方程”|“完成”选项，系统打开如图4-2和图4-3所示的“曲线”对话框和“设置坐标系”提示，选择原始坐标系，设置坐标系类型为“笛卡尔”。 图4-1 图4-2 图4-3 系统弹出一个“记事本”窗口，在打开的记事本中输入如下方程式： X=90+90*t Y=25*（1-cos（t*180）） Z=0 选择“记事本”窗口中“文件”|“保存”菜单项，然后退出记事本，单击“曲线”对话框中的“确认”按钮，完成的基准曲线如图4-4所示。
图4-4 Step 3、基准曲线输出 选择“文件”|“保存副本”菜单项，弹出如图4-5所示“保存副本”对话框，输入新建名称为“tulun”，选择类型为“IGES”，然后单击“确定”按钮，在弹出的如图4-6所示的“输出IGES”对话框中选择“基准曲线和点”选项，取消选择“曲面”选项，然后单击“确定”按钮完成输出。然后再模型树中选择已创建的曲线，右击，选择“隐藏” 选项。图4-5
解析法精确绘制圆柱凸轮 深圳市百特兴科技有限公司 周杰平 摘要：在SolidWorks中建立模型,借助3D模型找出相关结构要素的对应关系（立体几何）；采用解析几何方法，建立起凸轮表面与辊子移动角度之间的数学模型;在EXCEL中， 将公式直接导入，自动计算得到相关参数;在SolidWorks 中导入txt文件绘制曲线，最终 精确绘制出圆柱凸轮。 关键词：圆柱凸轮；解析法；余弦加速度；切线；SolidWorks；EXCEL； 凸轮/连杆机构以其快速、稳定的特点，在很多的场合尤其是传统的制程设备中得以运用。但其缺点也很明显：适应性较差，结构相对比较复杂，开发周期长，凸轮加工精确要求 比较高等。随着伺服/步进技术、PLC/单片机/工控机控制技术、传感器/视觉技术等不断发展，非标设备因其开发周期短，且要有一定的适应性（柔性），凸轮连杆机构应用越来越少，导致真正了解凸轮/连杆机构应用和设计的工程师不多。 近年来，由于对设备产能要求越来也高，传统的凸轮/连杆机构又受到用户青睐。以动 力电池制造设备中塑封制程为例。进口设备核心机构采用凸轮/连杆机构，产能在140件/分 钟以上，国产设备采用伺服/丝杆驱动，产能则在50件/分钟左右。更为重要的是前者用于 制程的有效时间更长，确保了品质的可靠性。本文结构模型即以其中核心结构为研究对象。 尽管现在绘制凸轮的软件比较多，但要做到知其然也知其所以然，从基础模型建立开始，运用相关软件，可以达到事半功倍的效果。 一、基本参数 1.1、凸轮基本参数 项目 代号 参数值 凸轮外径 D 600 凸轮壁厚 W 30 辊子直径 d 30 基础高度 H 100 升程 S 50 1.2、辊子运动规律 动作 角度数(Φ) 起始角度位置 终止角度位置 运动规律 高度起始位置 高度终止位置 上升 120 0 120 余弦加速度 100 150 停止 30 120 150 150 150 下降 60 150 210 余弦加速度150 100 停止 150 210 360 100 100