應(yīng)用M asterCAM的凸輪參數(shù)化設(shè)計(jì)與仿真
凸輪機(jī)構(gòu)兼有傳動(dòng)、導(dǎo)向及控制機(jī)構(gòu)等多種功能，可廣泛用于各種機(jī)械，特別是自動(dòng)機(jī)械、自動(dòng)控制裝置和生產(chǎn)線中凸輪機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊，工 作可靠，只要凸輪輪廓線設(shè)計(jì)合理，便可使從動(dòng)件按任意給定規(guī)律運(yùn)動(dòng)，但凸輪輪廓復(fù)雜，計(jì)算工 作量大，傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)和加工 方法，通常采用手工 描點(diǎn)、擬合輪廓、銑床粗銑及手工 精銼等方法，因此制造周期長(zhǎng)、勞動(dòng)強(qiáng)度大、零件精度低，已經(jīng)不能滿足現(xiàn)代工 業(yè)發(fā)展的要求隨著計(jì)算機(jī)軟件在機(jī)械行業(yè)的應(yīng)用，CAD軟件的日益成熟，為凸輪機(jī)構(gòu)進(jìn)行參數(shù)化設(shè)計(jì)和精工加工_提供了有利的條件而參數(shù)化的基本原理即通過(guò)組參數(shù)建立有關(guān)曲線之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，根據(jù)不同的參數(shù)，從而得到不同曲線，參數(shù)化設(shè)計(jì)就是根據(jù)這種原理，建立組參數(shù)與組圖形基本元素或多組圖形之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，給出不同的設(shè)計(jì)參數(shù)，即可得到不同的機(jī)械零部件ICI此，對(duì)凸輪進(jìn)行參數(shù)化設(shè)計(jì)與實(shí)體建模的研究，有助于提高凸輪的制造品質(zhì)，降低制造成本和縮短產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期，為其加卡制造形成產(chǎn)業(yè)化規(guī)模做好準(zhǔn)各有著重要的意義 1.系統(tǒng)所能實(shí)現(xiàn)的功能 本系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)采用VB6.0平臺(tái)環(huán)境和Win?dows2000以上操作系統(tǒng)，基于凸輪輪廓的解析法設(shè)計(jì)原理，主要實(shí)現(xiàn)如下功能;(1)采用大機(jī)交互界而，用戶可以快捷地選定凸輪類型，設(shè)置凸輪基本參數(shù);(2)根據(jù)不同的從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律，自動(dòng)調(diào)用相應(yīng)的r程序，繪制出從動(dòng)件的速度、加速度及位移曲線，為后續(xù)的運(yùn)動(dòng)分析提供有效的數(shù)據(jù);(3)能夠精確地繪制出凸輪輪廓曲線，并獲得不同轉(zhuǎn)角位置的輪廓直角坐標(biāo)值;(4)導(dǎo)出已生成的坐標(biāo)值，自動(dòng)保存在EXCEL農(nóng)格;(5)利用MastcrCAM軟件的特有功能，生成凸輪輪廓曲線，再設(shè)置不同的加工 方法，實(shí)現(xiàn)凸輪輪廓的自動(dòng)編程 2.凸輪輪廓曲線的繪制和坐標(biāo)值的生成 2.1凸輪輪廓曲線的解析法分析所示為偏置直動(dòng)滾r從動(dòng)件盤(pán)形凸輪機(jī)構(gòu) 偏距‘，基圓半徑:0、滾r半徑::和從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律S=5 工1工均已給定開(kāi)始時(shí)，推桿滾r中心位于凸輪理論廓線的起始點(diǎn)BO處 2.2窗體的設(shè)計(jì) 由上述內(nèi)容可知，繪制凸輪輪廓曲線的關(guān)鍵是凸輪基本參數(shù)和從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，因此，窗體的設(shè)計(jì)內(nèi)容主要包括從動(dòng)件類型的選擇、凸輪參數(shù)的輸入、從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律的選擇、運(yùn)動(dòng)規(guī)律曲線的繪制和凸輪輪廓曲線生成等六部分 本文以盤(pán)形凸輪為例，凸輪基圓半徑為100mm ,偏距為0，行程為40mm ,轉(zhuǎn)向?yàn)轫槙r(shí)針推程運(yùn)動(dòng)角為900，遠(yuǎn)體i1角為900，回程運(yùn)動(dòng)角為900，近體i1角為900的從動(dòng)件為尖底的凸輪機(jī)構(gòu)，推程和回程均以等速運(yùn)動(dòng) 2.3坐標(biāo)點(diǎn)的生成 當(dāng)所編寫(xiě)的VB程序繪制出凸輪輪廓曲線后，需要收集各不線段的起始點(diǎn)和終i1點(diǎn)的坐標(biāo)，并導(dǎo)入MastcrCAM，實(shí)現(xiàn)后續(xù)的精工加工-在軟件實(shí)現(xiàn)時(shí)，可以通過(guò)以下農(nóng)達(dá)式可獲取理論輪廓坐標(biāo)和實(shí)際輪廓坐標(biāo)的坐標(biāo)值:首先由式將凸輪轉(zhuǎn)角的弧度值轉(zhuǎn)換成角度值: A=fi*180/3.1415926 再通過(guò)Format對(duì)生成坐標(biāo)值進(jìn)行數(shù)據(jù)修整，并使甸產(chǎn)生個(gè)數(shù)據(jù)進(jìn)行自動(dòng)換行〔f::將Text?box的MultiLino屬性改為true .日的是使Texthox可以多行顯示): Text2.Text=Text2.Text+CStr(Format$工(x, "fixed"))+vhNewLinc Text3.Text=Text3.Text+CStr(Format$工(x, "fixed"))+vhNewLinc Text4.Text=Text4.Text+CStr(Format$工(y, "fixed"))+vhNewLinc 在四個(gè)階段(推程運(yùn)動(dòng) 遠(yuǎn)體i1 回程運(yùn)動(dòng) 近體i1)的循環(huán)語(yǔ)句后加上以上程序段，便可以在Form中的Texthox窗口里生成三組數(shù)據(jù)，分別包括凸輪轉(zhuǎn)角、輪廓坐標(biāo)x和輪廓坐標(biāo)V 另外，為了更加清晰的看到根據(jù)已知參數(shù)生成的凸輪輪廓，軟件中加入了有條件放大縮不程序例如，當(dāng)基圓半徑為100mm時(shí)，顯示坐標(biāo)根據(jù)程序運(yùn)行結(jié)果自動(dòng)放大了10倍，所以在后續(xù)處理時(shí)，需將生成的坐標(biāo)值個(gè)部再縮不10倍，這個(gè)操作步驟在Exccl中很容易實(shí)現(xiàn) 2.4坐標(biāo)數(shù)據(jù)導(dǎo)入Exccl農(nóng)格 利用數(shù)組定義生成的坐標(biāo)數(shù)據(jù)(Str)，將4個(gè)生成的坐標(biāo)值定義成這個(gè)數(shù)組中的個(gè)元素，先使用split分隔函數(shù)將甸個(gè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分行處理，然后利用For語(yǔ)句循環(huán)中套用上標(biāo)定義函數(shù)對(duì)數(shù)組中元素進(jìn)行分行導(dǎo)出到Exccl農(nóng)格中，并實(shí)現(xiàn)行與行之間的對(duì)應(yīng)，部分程序如下: Dim Str As String Str=Text3.Text Dim strs工 As String strs0=Split(Str , vhNewLinc) For n=0 To UBound(strs) 1 xlShcet.Cclls(n+1，1)=strs(n) Nextn Str=Text4.Text strs0=Split(Str , vhNewLinc) For n=0 To UBound(strs) 1 xlShcet.Cclls(n+1 ,2)=strs(n) Next n 3.基于Mastercam軟件實(shí)現(xiàn)凸輪輪廓的加工仿真 3.1坐標(biāo)值的導(dǎo)入 在MastcrCAM9.0之前的版本中，不能實(shí)現(xiàn)MxstcrCAM與VB的數(shù)據(jù)傳輸而在MxstcrCAM9.1里增加了個(gè)新的功能，就是MoamVB中的exccl2命令，可以方便的導(dǎo)入各種VB生成的數(shù)據(jù)，前提是須將這個(gè)生成的Exccl農(nóng)格存放在Moam中的VB根日錄下，而且Exccl農(nóng)中數(shù)據(jù)要按照定的規(guī)律進(jìn)行排放默認(rèn)值為第列為x坐標(biāo)的坐標(biāo)值，第 列為y坐標(biāo)的坐標(biāo)值，第三列為Z坐標(biāo)的坐標(biāo)值，然后將軌跡點(diǎn)的坐標(biāo)值保存為Exccl文件這里，就可以使用McamVB中的CXCC12命令，打開(kāi)之前保存的Exccl文件，就可得到組直線段，這此直線的端點(diǎn)就是所需要的軌跡點(diǎn)，直接繪制曲線捕捉直線的端點(diǎn)，就得到所需的軌跡 32曲線串聯(lián)和模擬加工_ 雖雖然已經(jīng)得到了個(gè)完整的凸輪軌跡，但這是由上千條短線段組成，是不連續(xù)的，所以不能夠進(jìn)行串聯(lián)，也就不能夠加卡，工大I而，需要將此軌跡進(jìn)行不線段連接首先進(jìn)入外輪廓菜單,其次選擇窗口功能選項(xiàng)(Winflow),接著選擇內(nèi)連接按鈕(In+intr),單擊鼠標(biāo)左鍵選擇整個(gè)圖形，選擇終點(diǎn)(Endpoint)，并在圖形外輪廓上單擊鼠標(biāo)左鍵將整個(gè)輪廓選中成自色，當(dāng)整體成為自色以后，說(shuō)明串聯(lián)成功，最后點(diǎn)擊完成(Donc)在此基礎(chǔ)上，用戶可以選擇銑削加工 或線切害工J的加工 方式，直接進(jìn)行加工 軌跡的設(shè)置 4.結(jié)束語(yǔ) 此軟件能快速地繪制凸輪輪廓曲線，把原來(lái)很抽象和繁瑣的數(shù)值計(jì)算變得形象和簡(jiǎn)單，若用于課堂教學(xué)，有助于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣同時(shí)，能獲得坐標(biāo)值的輸出，并與MastcrCAM相聯(lián)系，很方便地實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)輔助制造.為后續(xù)工_作創(chuàng)造了很有利地條件但是.此軟件還只是實(shí)現(xiàn)最基本的輪廓繪制和加工，其他問(wèn)題還有待進(jìn)步解決