proe繪制凸輪模型的應(yīng)用

2013-05-27 by:廣州有限元分析、培訓(xùn)中心-1CAE.COM 來源:仿真在線

本文對機(jī)械設(shè)備中常用的凸輪零件在proe中的繪制過程進(jìn)行了詳細(xì)闡述,將傳統(tǒng)零件和三維設(shè)計(jì)軟件合理有效的結(jié)合起來,簡化了設(shè)計(jì)過程,提高了設(shè)計(jì)效率,在軟件應(yīng)用方面作出突破。

徐剛來源:e-works
關(guān)鍵字:凸輪三維造型變曲面掃描方程曲線

1.引言

隨著機(jī)械設(shè)備自動(dòng)化能力的不斷提高,作為自動(dòng)化機(jī)構(gòu)中的一種——凸輪機(jī)構(gòu),其在機(jī)械設(shè)備中用運(yùn)越來越廣泛,但由于其控制運(yùn)動(dòng)異常復(fù)雜且控制精度要求很高,因此給凸輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)和加工造成困難,運(yùn)用傳統(tǒng)凸輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)方式,其設(shè)計(jì)周期較長且難度相當(dāng)大。現(xiàn)介紹一種運(yùn)用proe軟件來完成凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)及驗(yàn)證的有效方法,在自動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)方面不失為一種值得推廣的設(shè)計(jì)新思路。

2.造型分析

凸輪按照其使用功能和形狀可分為圓柱凸輪、盤形凸輪和移動(dòng)凸輪。從凸輪的原理來分析,凸輪的輪廓形狀取決于從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律,運(yùn)動(dòng)規(guī)律就是設(shè)計(jì)凸輪時(shí)的設(shè)計(jì)目標(biāo)。因此必須尋找一種可以將從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律與凸輪的輪廓形狀很好的聯(lián)系起來的設(shè)計(jì)方法。

因此,可以用運(yùn)proe軟件中的圖形(GEAPH)命令作出從動(dòng)件的位移線圖,在應(yīng)用proe軟件中提供的變截面掃描命令利用關(guān)系式將剛才所做的圖形加載到截面的某個(gè)尺寸上,在掃描的過程中,截面會隨著從動(dòng)件的位移線圖而不斷改變,當(dāng)掃描完成360°后,整個(gè)凸輪的形狀就完成了。

3.造型過程

以下就一個(gè)盤形凸輪的造型過程詳細(xì)說明此種凸輪的設(shè)計(jì)思路。零件如圖1所示。

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圖1 盤形凸輪零件圖

步驟1:基礎(chǔ)特征造型

使用拉伸命令作一圓柱形基礎(chǔ)特征,草圖和拉伸后的特征如圖2所示。

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圖2 草圖及拉伸特征

步驟2:創(chuàng)建方程曲線

在“基準(zhǔn)” 工具欄中單擊“插入基準(zhǔn)曲線”按鈕,在彈出的菜單管理器中選則“從方程”選項(xiàng),單擊“完成”,如圖3中所示。彈出“曲線”對話框和次級菜單。根據(jù)系統(tǒng)提示選擇系統(tǒng)默認(rèn)坐標(biāo)系PRT_CSYS_DEF。在下一級菜單中選擇“笛卡爾”坐標(biāo)系(如圖5、6所示),隨后彈出記事本中定義曲線方程,該方程就是從動(dòng)件的位移曲線方程,根據(jù)設(shè)計(jì)的不同,可編寫不同的曲線方程。

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圖3 曲線菜單 1

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圖4 “曲線”對話框

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圖5 曲線菜單2

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圖6 曲線菜單 3

在記事本輸入圖5所示的方程,保存并退出記事本。

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圖7 曲線方程

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圖8 生成的曲線(圖中紅色部分)

選擇菜單“文件/保存副本”,保存格式為IGES,給定輸出名稱“cuve1”,在隨后彈出的“輸出IGES”對話框中選則“基準(zhǔn)曲線和點(diǎn)”復(fù)選框,單擊確定,完成IGES文件輸出。

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圖9 “輸出IGES”對話框

步驟3:創(chuàng)建圖形特征

選擇菜單“插入/模型基準(zhǔn)/圖形”選項(xiàng),根據(jù)系統(tǒng)提示在消息輸入圖形名稱cuve2,確定后進(jìn)入草繪模式。在草繪模式中,在繪圖區(qū)繪制一個(gè)坐標(biāo)系,同時(shí)繪制兩條通過此坐標(biāo)系的中心線。選擇菜單“草繪/數(shù)據(jù)來自文件”選項(xiàng),選擇剛才輸出的“cuve1.igs”文件,打開后,在“縮放旋轉(zhuǎn)”對話框輸入比例和角度,拖動(dòng)曲線至適當(dāng)位置,單擊確定按鈕推出。在草繪模式中對曲線進(jìn)行編輯增加,最終結(jié)果如圖10中所示。

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圖10 最終曲線

步驟4:創(chuàng)建變剖面掃描特征

選擇菜單“插入/可變剖面掃描”命令,單擊草繪按鈕,進(jìn)入草繪模式繪制如圖11所示的剖面。

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圖11 剖面

選擇菜單“工具/關(guān)系”選項(xiàng),將需要驅(qū)動(dòng)的尺寸附加到上步所建圖形上,實(shí)現(xiàn)在掃描過程中尺寸的實(shí)時(shí)驅(qū)動(dòng)。具體方法就是在彈出的“關(guān)系”對話框中輸入圖12中所示的關(guān)系式,單擊確定按鈕退出草繪模式。

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圖12 “關(guān)系”對話框

單擊控制板中的確定按鈕,則最終完成凸輪輪廓的繪制,如圖13所示。

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圖13 凸輪模型

步驟5:創(chuàng)建孔特征及修飾特征

最終凸輪模型如圖14中所示:

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圖14 最終模型

4.其它類型凸輪繪制舉例

如下圖中所示的槽形凸輪和移動(dòng)凸輪,其做法與盤形凸輪的造型過程基本類似,只是需要驅(qū)動(dòng)的尺寸不同。圖17中的凸輪為作者在工作中實(shí)際遇到的一個(gè)實(shí)例,具體要求如下:在外徑為40,內(nèi)孔為32的空心圓柱端面構(gòu)建一漸變曲面,以截面圓環(huán)的一條類半徑為所要建立曲面的母線,沿內(nèi)孔圓周旋轉(zhuǎn)360,在0°~180°范圍內(nèi),要求每轉(zhuǎn)9°,母線與圓柱端面的夾角增加10′,在180°~360°范圍內(nèi),要求每轉(zhuǎn)9°,母線與圓柱端面的夾角減少10′,其造型過程與上類似。

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