李义德[1]2004年在《弧面凸轮的计算机辅助设计与编程技术的研究》文中研究表明本文结合弧面分度凸轮加工的工程实际,以微分几何和空间曲面啮合理论为工具,对弧面分度凸轮机构的传动规律、啮合原理和数控加工进行了系统的研究。在此基础上提出了弧面分度凸轮的CAD/CAM解决方案,论文得到如下主要结论:在对弧面分度凸轮传动形式、结构和廓面成形理论分析的基础上,推导出了弧面分度凸轮机构的基本的运动学公式,凸轮廓面与滚子的空间共轭接触方程。在已知凸轮机构的基本设计参数基础上,通过几何和运动学建模,求得凸轮的主要几何尺寸和啮合点坐标值。在此基础上借助商用的CAD软件完成了弧面分度凸轮的计算机辅助设计。根据弧面分度凸轮机构的传动原理和给定的加工精度,采用商用编程软件,通过调用CAD软件的几何信息,计算出刀具的刀位点,并由软件的仿真模块验证刀具轨迹的正确性,实现了弧面分度凸轮的CAD/CAM一体化。在分析了变直径刀具加工弧面分度凸轮的运动关系基础上,确定了采用刀位补偿原理加工变直径弧面分度凸轮基本思路,推导了变直径刀具的补偿方向和补偿量的计算公式,并借助于商用的软件解决了凸轮数控加工编程问题。
杨冬香[2]2007年在《弧面分度凸轮机构CAD/CAM/CNC集成研究》文中进行了进一步梳理弧面分度凸轮机构是自动机械中的核心传动装置,具有结构紧凑、性能可靠等优点,广泛应用于轻工机械、纺织机械、数控机床等领域。但是,由于结构的复杂性,设计和制造十分困难,目前我国在弧面凸轮的设计和制造水平上与国外和台湾地区相比还有较大差距,国产弧面凸轮承载能力差、可靠性差、使用寿命短,严重制约了国产弧面分度凸轮机构产品的应用开发。因此,对弧面分度凸轮机构的设计制造理论进行深入研究,大力推进弧面分度凸轮机构CAD/CAM/CNC集成系统的开发应用具有重要意义。为此,本文从提高弧面凸轮加工质量和优化设计手段出发,建立了能有效控制编程误差的刀轨优化方法和弧面分度凸轮机构弹性变形静力分析方法,最后研制开发了弧面分度凸轮机构CAD/CAM/CNC集成系统。具体研究工作如下:1)分析总结了弧面分度凸轮机构的研究现状与存在的问题,同时对其设计制造的基本理论进行了较全面的概括,阐述归纳了弧面凸轮的加工方法及特点,尤其对普通数控加工工艺方案进行了深入分析。2)在探讨弧面凸轮传统等步长编程加工编程误差的基础上,建立了非等步长编程和自适应直接插补两种刀轨优化方法。包括非等步长编程刀轨生成流程的设计,基于数据采样的弧面分度凸轮自适应直接插补算法的推导及其G指令格式的定义。并通过加工模拟实例予以算法验证。3)针对弧面分度凸轮机构产品设计需要,建立了弧面分度凸轮机构的弹性变形静力分析模型与流程。通过深入分析啮合传动的受力情况,确定了相应的有限元模型及其计算流程,并利用有限元软件MSC.Marc进行了实例计算。4)基于上述研究,开发研制了弧面分度凸轮机构CAD/CAM/CNC集成系统。基于UGII平台,利用VC++ 6.0和UG/Open API开发工具,实现了间歇分度弧面凸轮机构和连续分度弧面凸轮机构的叁维实体建模、四轴和五轴数控加工模拟、刀位数据和数控代码自动生成,以及与数控机床之间的通讯传输加工等功能。综上,本文建立的弧面分度凸轮两种刀轨优化方法,为弧面凸轮高速、高精度加工提供了理论依据。弹性变形静力分析,摆脱了凭经验估算其极限承载能力的落后局面,奠定了自适应优化设计的基础。CAD/CAM/CNC集成系统,为弧面分度凸轮机构的设计制造提供了软件支持,同时为后续研究构建了综合有效平台。
高洪明[3]2011年在《弧面分度凸轮CAD/CAM系统的开发》文中指出弧面分度凸轮机构作为自动机械中的一种核心装置,具有结构紧凑、性能可靠等优点,广泛应用于轻工机械、纺织机械、数控机床等领域。但是,由于弧面分度凸轮的结构复杂,其设计和制造十分困难,因此目前国内对弧面分度凸轮机构的加工以及CAD/CAM集成系统的开发研究较少。本文通过对弧面分度凸轮机构的设计以及制造理论的研究,应用Pro/Engineer工程软件的二次开发技术,建立了一个弧面分度凸轮的CAD/CAM系统。本文以弧面分度凸轮为研究对象,根据共轭曲面的原理,运用旋转坐标的方法,推导了弧面分度凸轮工作轮廓曲面的叁维坐标方程式。并对弧面分度凸轮的啮合特性及运动规律进行了分析,介绍了弧面分度凸轮的优化方法。同时,本文还对弧面分度凸轮的加工过程进行了分析与计算。在对弧面分度凸轮理论研究的基础上,本文基于VC++面向对象的方法,利用Pro/Engineer提供的二次开发工具Pro/Toolkit开发了一个弧面分度凸轮参数化设计与加工的CAD/CAM集成系统。设计者通过该系统友好的参数输入界面和参数化的驱动方法生成弧面分度凸轮机构一些零部件的叁维模型,以及输出凸轮工作轮廓曲面的叁维坐标点,自动生成凸轮的加工代码。该系统实现了弧面分度凸轮CAD、CAM两个不同功能模块的高度集成,实现了数据共享,保证了系统内信息的畅通与协调,提高了弧面分度凸轮设计制造的效率。
刘加利[4]2006年在《弧面凸轮设计与精密加工的研究》文中研究表明弧面凸轮分度机构是实现高速、高精度间歇分度运动的新型传动装置,广泛应用于各种自动机械的间歇转位分度及自动生产线的步进输送机构中。弧面凸轮分度机构制造的关键是弧面凸轮的加工,数控技术的发展以及制造模式的转变提供了新的制造解决方案:弧面凸轮的快速设计与精密加工是适应用户需求的重要手段,辅以虚拟设计制造技术提供了可靠保证。本文综述了弧面凸轮分度机构研究的现状,从传统设计方法出发,采用坐标变换法推导出弧面凸轮理论廓面方程,利用其参数直纹面以及理论廓面和工作廓面互为等距曲面特性,建立了弧面凸轮参数化模型。论述了不同工况下采用的运动规律的特点,利用VC++和UG/OPEN API建立了凸轮及凸轮分度机构CAD模块,并通过实例进行廓面分析;设计弧面凸轮分度机构的各部件,建立标准件库,形成整个装配模型,建立模拟样机,对分度机构进行运动分析,形成制造前的评估。分析比较弧面凸轮常用的加工方法,基于五轴联动加工中心和加工材料的特点,改进加工工艺,采用高速加工方法,改进走刀方式,以铣刀的侧刃精加工凸轮廓面;生成刀具轨迹,并结合机床对刀轨进行后处理工作,并建立虚拟机床,利用仿真技术对加工过程进行模拟验证。论文主要工作是在Unigraphics NX支持下展开,突出先进制造技术的应用,提供了一个弧面凸轮设计制造的解决方案,具有一定的示范作用。
高占华[5]2008年在《弧面凸轮数控加工的算法研究》文中研究指明本文以弧面分度凸轮为研究对象,从工程实际出发,以微分几何和空间啮合理论为工具,对弧面凸轮的啮合原理、从动件的运动规律反求方法及凸轮的数控加工方法进行了深入的理论分析和研究。弧面分度凸轮机构是实现高速、高精度间歇分度运动的新型传动装置,广泛应用于各种自动机械的间歇转位机构及自动生产线的步进输送机构中。弧面凸轮分度机构制造的关键是弧面凸轮的加工,数控技术的发展以及制造模式的转变。详细探讨了弧面凸轮机构从动件运动规律反求问题。为克服弧面凸轮运动段曲面加工时进给量随机构运动速度加快而过量增大问题,进行反求运动规律的算法研究,实现了实际进给量的均匀进给。根据弧面凸轮机构空间啮合曲面的特点,分析现行范成法加工过程中的空间限制和干涉问题,以及工件偏离中心安装的问题,提出了“逐点坐标平移法”的编程算法,用以消除工件偏离中心安装,减小空间限制和干涉。最后,以此作为理论基础,采用Visual C++ 6.0作为开发工具,编制了弧面凸轮轮廓面加工软件。基于上述弧面凸轮轮廓设计方法、运动规律反求方法的研究结论,分别进行了验证及分析,结果表明,上述方法正确可行。证明了本文所提出的理论及方法的正确性,具有重要的理论意义和实际应用价值。
刘源[6]2015年在《弧面凸轮的CAD系统研究与开发》文中提出随着机械设计制造技术的发展以及工业4.0时代的到来,智能化的概念已经越来越深入机械领域。为了进一步提高弧面凸轮的设计制造精度与效率,开发一种具有智能化的弧面凸轮CAD系统是一个新的发展方向。本文基于弧面凸轮设计的基础理论,结合现阶段各项技术的发展现状,将非均匀有理B样条技术、基于实例推理、基于规则推理和粗糙集等理论与弧面凸轮设计结合在一起,对弧面凸轮智能CAD系统作了进一步的研究,本文的主要研究内容如下:1.针对现阶段国内外关于智能化、B样条技术以及CAD软件二次开发的研究现状和发展趋势,结合弧面凸轮设计理论,提出“弧面凸轮智能CAD系统”的整体结构,并且对其中运用到的创新方法进行了详细的说明和运用。2.由于弧面凸轮轮廓面具有不可展的特性,因此其无法直接通过传统设计方法求得。出于对这个问题的思考,同时结合非均匀有理B样条的发展与运用,本文提出利用非均匀有理B样条曲面技术对轮廓面进行拟合,实现由轮廓面方程到轮廓面建模的转化,同时也为下一步提高制造精度提供了途径。3.针对智能化的设计要求,本文尝试将弧面凸轮的参数知识库作为基础,运用基于实例推理和基于规则推理的混合推理算法,然后针对人工获取检索权重值容易引起误差的缺陷,运用粗糙集理论解决了检索参数权重值的确定问题,从而进一步完善了混合智能算法在弧面凸轮CAD系统里的应用。4.研究了混合智能算法与MATLAB,Solidworks软件之间的集成化问题,利用参数化设计的思维,实现了设计信息的交互传递,最终得到弧面凸轮的轮廓面,实现了弧面凸轮智能CAD系统的设计任务。通过开发弧面凸轮智能CAD系统以及对其进行的实例验证,证实了弧面凸轮智能CAD系统的可行性。
张高峰[7]2003年在《弧面凸轮叁维CAD及其修形研究》文中研究说明弧面凸轮机构既可用作精确的高速间歇分度机构，也可用作高效、大扭矩的减速装置，目前已广泛应用在烟草机械、包装机械、加工中心换刀机械手等各种自动机械中，是一种很有发展前途和应用前景的高速凸轮机构。弧面凸轮机构是由美国人C.N.Neklutin于二十世纪二十年代发明的。前苏联、英国、匈牙利、瑞士、日本等国也相继对弧面凸轮机构进行了研究，并成立有专门的生产厂家和研究机构。我国对弧面凸轮机构的研究起步较晚，直到70年代末期才开始相关的研究工作，已在弧面凸轮的设计、检测、制造等方面取得了丰硕的成果，特别是对新型结构的弧面凸轮进行了大量的探索。本文从运动几何学、结构设计、动力学、制造和检测等方面对国内外弧面凸轮机构的研究进展进行了全面综述，详细论述了高速凸轮机构的运动规律和弧面凸轮机构基本尺寸的确定，基于空间曲面共轭啮合原理，通过齐次变换推导了外弧面凸轮的曲面方程和压力角方程，并提出了对应的廓面修形算法；提出了内弧面凸轮机构的构想，推导了内弧面凸轮的曲面方程和压力角方程。利用UG软件的二次开发模块开发了两种不同结构的弧面凸轮的叁维CAD软件。
刘磊[8]2009年在《弧面凸轮的计算机辅助设计与加工工艺研究》文中提出弧面凸轮分度机构作为自动机械中实现高速、高精度间歇分度运动的新型传动装置,被公认为目前最理想的分度机构,需求量日益增大。但是由于弧面凸轮廓面形状复杂,且为空间不可展曲面,使得其设计与加工比较困难。本文借助Unigraphies NX 4.0软件实现了弧面凸轮的参数化设计,简化了设计过程,并提出了一种利用五轴联动加工中心加工弧面凸轮的方法。根据空间啮合原理,以齐次变换矩阵法为工具,推导出了弧面凸轮的理论廓面方程,并利用其理论廓而为直纹面且与工作廓面互为等距曲面这一特性,完成了弧面凸轮的计算机辅助设计,形成装配模型,并对分度机构进行运动仿真,动态的观察和分析了弧面凸轮分度机构的运动和啮合状态,在制造前进行了可靠的评估。重点研究了弧面凸轮常用的几种加工方法,论述了利用五轴联动加工中心加工弧面凸轮的原理,并推导出刀具中心坐标和刀具偏移量的计算公式。结合弧面凸轮加工的工程实际,确定了采用高速加工技术,改进加工工艺,利用铣刀的侧刃精加工凸轮廓面。结合实验室的五轴联动加工中心,对弧面凸轮进行加工试验,验证了本文中加工方法的正确性。本文中所用弧面凸轮实例的参数根据企业要求选择,CAD设计与装配、运动仿真均在Unigraphics NX 4.0环境下完成,并利用加工中心进行了加工,突出了先进制造技术在工程实际中的具体应用。
张王全[9]2004年在《弧面分度凸轮运动特性及其参数化仿真研究》文中指出弧面分度凸轮是一种广泛应用于各种自动机和自动生产线上的空间分度机构。由于凸轮工作廓面复杂，使得设计理论和制造技术相对比较复杂，在一定程度上限制了其发展。本文引入Pro／ENGINEER二次开发技术，深入研究了弧面分度凸轮的运动特性，建立了弧面分度凸轮参数化设计造型与分析软件系统，并对其动态特性进行了初步的理论探讨。论文首先在分析空间啮合原理基础上，采用坐标变换法推导出弧面分度凸轮的工作廓面方程、啮合方程和压力角计算公式，对弧面分度凸轮的啮合特性进行了深入的分析和研究，对判断曲面能否正确啮合的依据如两类界限线方程以及诱导主曲率等进行推导，并给出算例。然后通过对弧面分度凸轮加工中产生廓面误差及工作时产生分度误差原因的分析，建立了计算加工和分度误差的数学模型。应用vc++和Pro／TOOLKIT对Pro／ENGINEER进行二次开发，建立了弧面分度凸轮机构的参数化设计和叁维造型及压力角、诱导主曲率等运动特性和误差分析软件系统。为了便于观察到凸轮机构在各位置和各种角度下的运动情况，还利用Pro／ENGINEER中的Pro／Mechanism模块实现了弧面分度凸轮机构的运动仿真。最后对弧面分度凸轮机构动力学系统的主要特征进行了分析，并建立考虑构件惯性，啮合刚度及参数激励的条件下的弧面分度凸轮机构的振动分析模型。总之，论文为弧面分度凸轮运动特性分析和设计提供了可视化的操作平台，初步建立了弧面分度凸轮机构的动力学分析的数学模型，从而为此类机构的深入研究提供了参考。
刘海涛[10]2010年在《基于CATIA/CAA的弧面凸轮参数化建模及数控加工》文中提出弧面分度凸轮机构具有高速性能好、定位精度高、结构紧凑和易于进行精度补偿等诸多优点,现已成为许多机械设备中的核心传动装置,在数控机床、加工中心、自动化流水生产线等领域应用日益普遍。但是由于弧面凸轮工作廓面形状复杂,且为空间不可展曲面,使得其设计与加工比较困难。因此,弧面凸轮快速设计与精密加工的研究具有重要意义。论文概述了弧面凸轮的结构形式、工作原理、主要参数、共轭接触方程和工作廓面方程等弧面凸轮的基础知识,分析了弧面凸轮模型特点、建模难点、以往建模方法的缺陷以及参数化建模的优越性。在此基础上提出对CATIA二次开发来实现弧面凸轮参数化建模,并分析比较了CATIA二次开发的各种方法,着重对组件应用架构(CAA)的基本原理做出详细论述。通过CATIA二次开发,采用基于特征模型的造型方法实现了弧面凸轮的参数化建模,简化了设计过程,提高了设计效率,为弧面凸轮设计提供了一个全新的解决方案。论文分析比较弧面凸轮常用的加工方法,以实验室现有的弧面凸轮数控加工专用铣床为基础,对编程技术进行了研究。在分析传统编程方法的缺陷后,提出改进措施,对编程误差进行控制,对进给速度进行修正。最后开发了专用的编程软件,实现弧面凸轮数控加工的自动编程。
参考文献：
[1]. 弧面凸轮的计算机辅助设计与编程技术的研究[D]. 李义德. 天津大学. 2004
[2]. 弧面分度凸轮机构CAD/CAM/CNC集成研究[D]. 杨冬香. 湘潭大学. 2007
[3]. 弧面分度凸轮CAD/CAM系统的开发[D]. 高洪明. 南京航空航天大学. 2011
[4]. 弧面凸轮设计与精密加工的研究[D]. 刘加利. 山东理工大学. 2006
[5]. 弧面凸轮数控加工的算法研究[D]. 高占华. 陕西科技大学. 2008
[6]. 弧面凸轮的CAD系统研究与开发[D]. 刘源. 上海工程技术大学. 2015
[7]. 弧面凸轮叁维CAD及其修形研究[D]. 张高峰. 湘潭大学. 2003
[8]. 弧面凸轮的计算机辅助设计与加工工艺研究[D]. 刘磊. 山东理工大学. 2009
[9]. 弧面分度凸轮运动特性及其参数化仿真研究[D]. 张王全. 西北工业大学. 2004
[10]. 基于CATIA/CAA的弧面凸轮参数化建模及数控加工[D]. 刘海涛. 武汉科技大学. 2010