應用M asterCAM的凸輪參數化設計與仿真
凸輪機構兼有傳動、導向及控制機構等多種功能，可廣泛用于各種機械，特別是自動機械、自動控制裝置和生產線中凸輪機構結構簡單、緊湊，工 作可靠，只要凸輪輪廓線設計合理，便可使從動件按任意給定規律運動，但凸輪輪廓復雜，計算工 作量大，傳統的設計和加工 方法，通常采用手工 描點、擬合輪廓、銑床粗銑及手工 精銼等方法，因此制造周期長、勞動強度大、零件精度低，已經不能滿足現代工 業發展的要求隨著計算機軟件在機械行業的應用，CAD軟件的日益成熟，為凸輪機構進行參數化設計和精工加工_提供了有利的條件而參數化的基本原理即通過組參數建立有關曲線之間的對應關系，根據不同的參數，從而得到不同曲線，參數化設計就是根據這種原理，建立組參數與組圖形基本元素或多組圖形之間的對應關系，給出不同的設計參數，即可得到不同的機械零部件ICI此，對凸輪進行參數化設計與實體建模的研究，有助于提高凸輪的制造品質，降低制造成本和縮短產品開發周期，為其加卡制造形成產業化規模做好準各有著重要的意義 1.系統所能實現的功能 本系統的開發采用VB6.0平臺環境和Win?dows2000以上操作系統，基于凸輪輪廓的解析法設計原理，主要實現如下功能;(1)采用大機交互界而，用戶可以快捷地選定凸輪類型，設置凸輪基本參數;(2)根據不同的從動件運動規律，自動調用相應的r程序，繪制出從動件的速度、加速度及位移曲線，為后續的運動分析提供有效的數據;(3)能夠精確地繪制出凸輪輪廓曲線，并獲得不同轉角位置的輪廓直角坐標值;(4)導出已生成的坐標值，自動保存在EXCEL農格;(5)利用MastcrCAM軟件的特有功能，生成凸輪輪廓曲線，再設置不同的加工 方法，實現凸輪輪廓的自動編程 2.凸輪輪廓曲線的繪制和坐標值的生成 2.1凸輪輪廓曲線的解析法分析所示為偏置直動滾r從動件盤形凸輪機構 偏距‘，基圓半徑:0、滾r半徑::和從動件運動規律S=5 工1工均已給定開始時，推桿滾r中心位于凸輪理論廓線的起始點BO處 2.2窗體的設計 由上述內容可知，繪制凸輪輪廓曲線的關鍵是凸輪基本參數和從動件的運動規律，因此，窗體的設計內容主要包括從動件類型的選擇、凸輪參數的輸入、從動件運動規律的選擇、運動規律曲線的繪制和凸輪輪廓曲線生成等六部分 本文以盤形凸輪為例，凸輪基圓半徑為100mm ,偏距為0，行程為40mm ,轉向為順時針推程運動角為900，遠體i1角為900，回程運動角為900，近體i1角為900的從動件為尖底的凸輪機構，推程和回程均以等速運動 2.3坐標點的生成 當所編寫的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和終i1點的坐標，并導入MastcrCAM，實現后續的精工加工-在軟件實現時，可以通過以下農達式可獲取理論輪廓坐標和實際輪廓坐標的坐標值:首先由式將凸輪轉角的弧度值轉換成角度值: A=fi*180/3.1415926 再通過Format對生成坐標值進行數據修整，并使甸產生個數據進行自動換行〔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 在四個階段(推程運動 遠體i1 回程運動 近體i1)的循環語句后加上以上程序段，便可以在Form中的Texthox窗口里生成三組數據，分別包括凸輪轉角、輪廓坐標x和輪廓坐標V 另外，為了更加清晰的看到根據已知參數生成的凸輪輪廓，軟件中加入了有條件放大縮不程序例如，當基圓半徑為100mm時，顯示坐標根據程序運行結果自動放大了10倍，所以在后續處理時，需將生成的坐標值個部再縮不10倍，這個操作步驟在Exccl中很容易實現 2.4坐標數據導入Exccl農格 利用數組定義生成的坐標數據(Str)，將4個生成的坐標值定義成這個數組中的個元素，先使用split分隔函數將甸個數據進行分行處理，然后利用For語句循環中套用上標定義函數對數組中元素進行分行導出到Exccl農格中，并實現行與行之間的對應，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軟件實現凸輪輪廓的加工仿真 3.1坐標值的導入 在MastcrCAM9.0之前的版本中，不能實現MxstcrCAM與VB的數據傳輸而在MxstcrCAM9.1里增加了個新的功能，就是MoamVB中的exccl2命令，可以方便的導入各種VB生成的數據，前提是須將這個生成的Exccl農格存放在Moam中的VB根日錄下，而且Exccl農中數據要按照定的規律進行排放默認值為第列為x坐標的坐標值，第 列為y坐標的坐標值，第三列為Z坐標的坐標值，然后將軌跡點的坐標值保存為Exccl文件這里，就可以使用McamVB中的CXCC12命令，打開之前保存的Exccl文件，就可得到組直線段，這此直線的端點就是所需要的軌跡點，直接繪制曲線捕捉直線的端點，就得到所需的軌跡 32曲線串聯和模擬加工_ 雖雖然已經得到了個完整的凸輪軌跡，但這是由上千條短線段組成，是不連續的，所以不能夠進行串聯，也就不能夠加卡，工大I而，需要將此軌跡進行不線段連接首先進入外輪廓菜單,其次選擇窗口功能選項(Winflow),接著選擇內連接按鈕(In+intr),單擊鼠標左鍵選擇整個圖形，選擇終點(Endpoint)，并在圖形外輪廓上單擊鼠標左鍵將整個輪廓選中成自色，當整體成為自色以后，說明串聯成功，最后點擊完成(Donc)在此基礎上，用戶可以選擇銑削加工 或線切害工J的加工 方式，直接進行加工 軌跡的設置 4.結束語 此軟件能快速地繪制凸輪輪廓曲線，把原來很抽象和繁瑣的數值計算變得形象和簡單，若用于課堂教學，有助于激發學生的學習興趣同時，能獲得坐標值的輸出，并與MastcrCAM相聯系，很方便地實現計算機輔助制造.為后續工_作創造了很有利地條件但是.此軟件還只是實現最基本的輪廓繪制和加工，其他問題還有待進步解決