1 引言

轮机构是由具有曲线轮廓或凹槽的构件, 通过高副接触带动从动件实现预期运动规律的一种高副机构, 它广泛地应用于各种机械, 特别是自动机械、 自动控制装置和装配生产线中。盘形凸轮具有变化的向径, 当其绕固定轴转动时, 可推动从动件在垂直于凸轮转轴的平面内运动, 它是凸轮的基本形式, 结构简单, 应用最广。

根据盘形凸轮从动件运动规律, 获得凸轮理论廓线和相应的几何参数, 利用 Pro/E软件的 Program 二次开发功能实现了盘形凸轮的全参数化设计; 并利用Pro/E的 NC加工模块对盘形凸轮进行了数控加工。

2 基于 Pro/E参数化设计的基本思路

凸轮廓线的设计方法有作图法和解析法, 都采用反转法, 所以从动件不同的运动规律, 就要求盘形凸轮具有不同形状的轮廓曲线, Pro/E参数化设计就是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环境下笛卡尔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; 利用建立的廓线方程绘制完整的凸轮理论廓线, 生成凸轮实体, 加入参变量,实现参数化。

3 参数化设计的步骤

( 1) 启动 Pro/E, 选择工具--程序, 在弹出的菜单管理器中选择编辑设计, 弹出记事本。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 要将所做的修改体现到模型中? !, 选是, 选择 输入 - 选取全部, 根据提示, 给各参数赋初始值。

( 2) 利用 Pro /E的 Equation功能分段绘制凸轮的理论廓线。选择坐标系为笛卡尔直角坐标, 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) 通过草绘基准曲线功能, 引用前面生成的四条曲线, 绘制一条由分段理论廓线组成的封闭曲线,即完整的凸轮理论廓线。( 4) 现有理论廓线为滚子中心的凸轮廓线, 凸轮实际廓线应考虑滚子半径, 在草绘平面模式下, 利用已有曲线等距偏移功能做等距偏置线, 偏置距离即为将来的滚子半径, 利用拉伸命令建立凸轮实体; 利用拉伸剪切创建轴孔。

( 5) 分别点击模型特征树中对应凸轮毛坯、 凸轮轴孔的特征项, 选择 工具 - 关系 !, 将滚子半径、 厚度、 孔径的尺寸值变为驱动参数符号。

4 凸轮轮廓的数控加工

在 Pro/E 中, 进入制造模式, 选择 制造模型 -装配 - 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 - 创建 - 工件 !通过拉伸实体创建工件模型。

选择制造设置, 设置机床为3轴铣床, 并选择凸轮中心为加工零点, 设置退刀方式。

选择 加工 - NC序列 - 轮廓铣削、 3轴 - 完成,弹出 序列设置菜单, 选择 刀具、参数、曲面, 单击完成。在刀具对话框里, 设置刀具为圆柱铣刀; 在 编辑序列参数!对话框里, 设置切削进给量、 步长深度、 安全距离、 主轴转速等切削参数; 选取要铣削的凸轮轮廓曲面, 在 NC序列菜单, 选择 演示轨迹 - 屏幕演示, 生成刀具路径。选择 NC检测, 用 Pro/E自带的 Vericut程序作切削仿真, 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。为了保证轮廓加工精度, 可设置一定的精加工余量, 满足精加工要求。

5 结 语

凸轮设计的关键一步, 是根据工作要求和使用场合, 选择或设计从动件的运动规律, 传统的设计方法效率低, 而且精度不高, 采用 Pro /E进行盘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,保证了凸轮的加工精度, 从而提高了生产效率.