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ProE野火版20在凸轮加工和改进中的应用

鏃ユ湡;2019-06-24  鏉ユ簮锛毼粗  浣滆咃細admin

  笔者所在的中国空空导弹研究院一车间承制的某设备上所用的一种凸轮,自20世纪90年代以来一直采用靠模法加工。由最初经过多次试制和手工修锉并装机试验,得到一个相对理想的模型,以后加工就采用按图样留一定余量先粗加工,然后有操作工人按模型进行靠模加工和修锉,最后把凸轮表面打磨光滑。这样存在的问题就是加工难度高,对操作工人技术水平要求高,并且加工周期长,精度低,废品率高。随着数控机床和线切割设备的普及,采用线切割或数控加工的必要性和优势就越来越大。

  凸轮的原始图样资料如图1示,图样要求是:355°~185°为R55的圆弧,185°~235°为过渡段,235°~305°为半径为R37的圆弧,305°~355°为过渡段。其中过渡段为5°均分,各特征点间通过样条曲线. 线切割加工试制和问题分析

  我们的线切割机床所用的软件为CAXA的电子图板,按图样要求做出图形,其中过渡段为先做出特征点,然后通过各特征点做样条与两段圆弧相连,这样钼丝的轨迹曲线就形成了。随后上毛胚试制,加工后发现凸轮轮廓表面有棱,不顺滑。分析其原因为:首先原始凸轮过渡曲线特征点数值不合适,因原图样描绘时间较早,为手工绘制的样条曲线,造成曲线上特征点取值误差大;其次就是圆弧与样条曲线为直接相连,无法保证相切,故接缝处凸棱和凹棱较明显。另外,线切割加工的不足是无法满足表面粗糙度和加工效率的协调。

  若采用配备了数控分度头的数控铣床代替原来的靠模加工方法和线切割,不仅大大提高加工效率,降低了对操作工人的技术水平要求,并且可以提高加工精度和保证表面光滑度要求。

  但因为凸轮的数控加工程序一般采用手工编制,其缺点是数控铣床软件编译采用直线插补,特征点间为直线连接,因手工编程方式的局限性,无法得到足够的坐标点,这样就导致加工后的凸轮轮廓有一定偏差,导致凸轮表面出现接棱。原图样是按5°为间隔进行分度,间隔较大,数据不能直接使用,若编程员对凸轮轮廓进行手工插值细化,则编程复杂,工作量太大,且数据校对困难,易出错。若能通过软件获得数控铣床可识别的文件,则将大大简化编程过程。

  针对传统的线切割与数控铣床加工方法的综合对比,以及对线切割试制样品的分析,决定充分利用Pro/ENGINEER野火2.0和Excel软件完成凸轮数据完善、软件模拟和自动生成数控铣床可以识别和使用的数据表。

  根据线切割试制结果,我们初步断定原始数据取值不合适。为了验证此推论,我们决定按照凸轮图样在Pro/ENGINEER野火2.0版中进行三维仿真。

  进入软件后点击文件、新建,选新建零件,在名称中输入CAM001后进入绘图模式,然后点拉伸特征并进入草绘环境。在草绘环境下,按设计图样进行绘图,先作出内孔φ55以及R55和R37大小两个圆弧,接着按图给出过渡段5°一个特征点共18个。然后通过大小圆弧的端点和特征点作出两段样条曲线,这样拉伸用草图就生成了,如图2所示。点击确定后进行实体拉伸,输入拉伸厚度尺寸10得到三维模型如图3示。

  根据仿真效果和凸轮的工作时序要求,现决定用Pro/ENGINEER软件在保证大小圆弧段的时序前提下进行数值微调,使凸轮曲面更滑顺。把明显的凹凸部位数值进行调整,并增加样条曲线和圆弧连接点为相切关系,修改后的图样和三维模型如图4、图5示。

  这里我们借助Excel表格的统计和函数关系便可方便地得出点的坐标,所用的Excel计算表如图6示。

  其中,A项为均分360个点的角度;B项为点的弧度(使用函数Fx=RADIANS(A:A));C项为点的角度对应得余玄值,使用函数Fx=COS(B:B);D项为点的角度对应得正玄值,使用函数Fx=SIA(B:B);E项为点对应的极径,其中样条曲线段采用一条极径按角度陈列后与曲线所截成的线段长;F项为点的横坐标,使用函数Fx=E*C;G项为点的纵坐标,使用函数Fx=E*D;H、L项为点的第三方向坐标均为0(此项目的是为数据倒入Pro/ENGINEER中校核使用);J、K两项为圆整小数点后位数,使用函数Fx=ROUND(F,3)和 Fx=ROUND(G,3)。这样就完成数据计算和转换。

  经过Excel转换后圆周360个特征点坐标数据就得到了。为了校验数据的合理性和进一步完善凸轮表面顺滑度,现利用Pro/ENGINEER软件生成通过360个点的曲线得到三维实体。

  进入Pro/ENGINEER程序,新建零件CAM002,然后进入草绘,建一个水平和垂直的中心线,在交点上放置一个坐标系,再用样条曲线在屏幕上任意点击几下作一个封闭曲线,此时注意必须保证刚建立的坐标系在曲线示。选中曲线,按下鼠标右键选修改进入曲线属性界面,展开文件菜单如图8示,再点箭头选中图中所建坐标系。最后再点击保存按钮,就把此曲线的上几个特征点的坐标值保存下来,名称可设为CAM_line.pts。


 
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