圆柱凸轮建模
圆柱凸轮加工工艺及数控编程
摘要机械产品正沿着两个方向发展：一是大型化、自动化、精密化、高速化和成套化，二是小型化、多功能、结构简单、使用可靠和成本低廉。
在此发展进程中，各种各样的自动机械占有令人瞩目的重要地位。
以凸轮机构为核心，已发展出成千上万种高效、小型、简易、精密、价廉的自动机械，遍布各行各业。
本文针对圆柱凸轮的特点，并结合五轴高速铣削加工技术，对圆柱凸轮的造型，加工工艺，CAM编程以及后置处理均进行了探讨研究，来提高圆柱凸轮加工质量。
关键词：圆柱凸轮；五轴数控加工；高速铣削加工技术AbstractMechanical products along two directions: one is the large-scale, precision, automation, high speed and complete, two is miniaturization, multifunction, simple structure, reliable use and low cost. In the course of development, the important position of various automatic machinery occupies a great. In cam mechanism as the core, has developed the automatic mechanical thousands of high efficiency, small, simple, precise and cheap, in all walks of life.Based on the characteristics of globoid indexing cam, and the combination of processing technology of five axis high-speed milling, the cam shape, processing technology, CAM programming and post processing were conducted a study, to improve the processing quality of the globoidal cam.Keywords: globoidal cam; five axis NC machining; high-speed milling technology目录摘要 (1)ABSTRACT (2)目录 (1)图表目录............................................................................................................................ 错误!未定义书签。
参数化圆柱凸轮的proe做法
4.1 参数化设计原理采用Pro/ENGINEER 进行参数化设计，所谓参数化设计就是用数学运算方式建立模型各尺寸参数间的关系式，使之成为可任意调整的参数。
当改变某个尺寸参数值时，将自动改变所有与它相关的尺寸，实现了通过调整参数来修改和控制零件几何形状的功能。
采用参数化造型的优点在于它彻底克服了自由建模的无约束状态，几何形状均以尺寸参数的形式被有效的控制，再需要修改零件形状的时候，只需要修改与该形状相关的尺寸参数值，零件的形状会根据尺寸的变化自动进行相应的改变【17】。
参数化设计不同于传统的设计,它储存了设计的整个过程,能设计出一族而非单一的形状和功能上具有相似性的产品模型。
参数化为产品模型的可变性、可重用性、并行设计等提供了手段,使用户可以利用以前的模型方便地重建模型,并可以在遵循原设计意图的情况下方便地改动模型,生成系列产品【18】。
4.2 建立滚轮中心轨迹曲线方程 圆柱凸轮最小外径为：min2m D r B =⨯+ （37）由式（37）、（7）、（31）得：41m in 414100095.161080003224tan cos 100095.1610800032tan cos 200095.1610380002tan cos m h Ft h D r B h Ft h h Ft h D Dρααραααα---⎛⎫⨯⨯+ ⎪⎝⎭=⨯+=⨯+⎛⎫⨯⨯+ ⎪⎝⎭=+⎛⎫⨯⨯+ ⎪⎝⎭=+（38）圆柱周长L4200095.1610380002tan cos h Ft hD D L D ππαα-⎛⎫⎛⎫⨯⨯+ ⎪ ⎪⎝⎭ ⎪==+⎪⎪⎝⎭（39） 单个滚轮中心轨迹按周长展开，如图10所示：图10 单个滚轮中心轨迹按周长展开凸轮高度H1003H D D h=+⨯+ （40）以左下角做为作标原点，创建单个滚轮中心轨迹曲线方程。
推程位移轨迹线对应方程。
()()()()412/3200095.1610380002tan()cos /31cos 120/1/20s hphi pi h F t h D DD a x D pi ty s pi t phi z α-==*⎛⎫⨯**+ ⎪⎝⎭=+=**=*-**= （41）远休止轨迹线对应方程。
圆柱凸轮的三维参数化设计及数控加工编程
圆柱凸轮的三维参数化设计及数控加工编程摘要：作为拥有良好运动性能的圆柱凸轮，会受到动件运动规律因素影响，生成复杂空间曲面，导致在设计、加工等方面面临较大困难。
本文对于圆柱凸轮的三维参数化设计及数控加工编程进行详细分析，通过Pro/E系统进行三维参数化设计，使用Master CAM软件进行数控加工编程。
旨在为我国众多制造企业提供技术帮助，推动国民经济有序发展。
关键词：圆柱凸轮；三维参数化设计；数控加工编程相较于平面凸轮机构，圆柱凸轮这种空间凸轮机构具有良好刚性，控制从动件运动稳定，可以满足机械高速运行的需求。
空间凸轮拥有这些特性，主要是因为其具有凸轮轮廓曲面。
考虑到圆柱凸轮设计、加工较为困难，过去常使用矩形平面取代圆柱面，并以平面凸轮计算轮廓坐标。
仍存在加工精度偏低的问题，无法满足制造业生产需求，需要寻找更加便利方法进行凸轮设计、加工。
1三维参数化设计对于圆柱凸轮三维参数化设计作业，需要将轮廓曲面设计作为重点内容严格对待。
以自变参数原始数据作为设计基础，建设三维模型，从而分析和三维模型相对应的参数化模型。
对于尖顶推杆圆柱凸轮，可以从正弦加速度、余弦减速度两个方面入手，利用这种运动规律，优化圆柱凸轮三维参数化设计工作。
1.1设计自变设计参数在设计圆柱凸轮的轮廓曲面时，其结构参数与从动件运动规律已经提前获得。
所以，在设计圆柱凸轮数据模型时，选择Pro/E系统的应用工具，设置圆柱凸轮自变参数后，赋予参数初值即可。
这里需要注意一点，对于推程角、远休角、回程角、近休角几个参数，需要保证初值之和为360°，即各段曲线是以封闭状态构成凸轮曲线[1]。
1.2利用方程曲线分段模式，描述轮廓曲面扫描轨迹控制线根据圆柱凸轮轮廓曲线数学模型和从动件运动规律，使用方程曲线对轮廓曲面扫描轨迹控制线进行描述。
主要选择推程角、远休角、回程角、近休角，利用这几个角度相对的轮廓曲面，描述圆柱凸轮的平面坐标。
1.3通过扫描变截面，获得凸轮实体选择Pro/E系统中的Fron模块，利用圆周描述凸轮轮廓扫描轨迹原始控制线。
基于SolidWorks圆柱凸轮建模的优化设计
第１９卷第２期２００８年４月中原工学院学报ＪＯＵＲＮＡＬｏＦＺＨｏＮＧＹＵＡＮＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹｏＦＴＥＣＨＮＯＬｏＧＹＶ０１．１９Ｎｏ．２Ａｐｒ．，２００８文章编号：１６７１—６９０６（２００８）０２－－００６５－－０４基于ＳｏｌｉｄＷｏｒｋｓ圆柱凸轮建模的优化设计郜海超，袁守华（中原工学院，郑州４５０００７）摘要：首先推导出圆柱凸轮机构中圆柱凸轮的实际廓线方程，基于Ｓｏｌｉｄｗｏｒｋｓ平台分别采用参数解析法和圆柱凸轮反求法２种方式建模．然后通过实例验证表明，参数解析法不但能够根据廓线方程实现圆柱凸轮的精确建模，而且能够缩短凸轮研发周期，降低凸轮研发成本，提高凸轮设计与加工的效率，在凸轮设计、加工、制造方面具有较的高实用价值．关键词：ＳｏｌｉｄＷｏｒｋｓ；圆柱凸轮，三维造型；优化设计中图分类号：ＴＨｌ２３文献标识码：Ａ空间凸轮机构是１种典型的常用机构，由于它能以简单的机构实现任意复杂的预期运动及其具有良好的刚性和传动、导向、控制等功能，长期以来广泛应用于各种自动机中．随着纺织机械用于车锭脚螺纹的专用车丝机向高效率、高精度和高自动化的发展，作为专用车丝机核心部件的分度凸轮机构必须具有特征优良的凸轮曲线和高速、高精度性能．凸轮曲线特性优良与否直接影响凸轮机构的精度、效率和寿命；多年来，凸轮专家创造了数十种特性优异的凸轮曲线，如三角函数通用凸轮曲线，代数式通用凸轮曲线等．如何利用凸轮曲线进行凸轮轮廓三维设计，是ＣＡＤ／ＣＡＭ领域实现凸轮精确造型值得探讨的问题．关于凸轮机构类型确定情况下几何参数的优化设计已有成熟的理论和方法，基于一定的寻优策略和算法，即可获得最优解．凸轮机构的参数很多，如凸轮基圆半径、直动从动件偏距、滚子半径、摆动从动件长度及中心距等，其中有部分参数相互之间存在确定的函数关系．选择其中相互独立的参数作为设计变量，用通式表示为ｘＥｘ。
，ｚ。
，ｚ。
］丁．以一定的评价指标作为凸轮机构优化设计的目标函数．由于最优解是针对某一个或某几个评价指标而言的，所以凸轮机构的优化设计具有相对性，且目标函数的选取非常重要，应充分反映设计要求，做到凸轮机构工作空间的极小化．因此，在圆柱凸轮机构的设计中，如何减小凸轮重量、减小凸轮收稿日期：２００８－－０３－－０８作者简介：郜海超（１９８２一），男，河南驻马店人，硕士生．机构的体积、节省材料和减小惯性，以及如何选择合理的凸轮设计方法，是实现凸轮精确造型中值得探讨的问题．１２种建模方法１．１参数解析法１．１．１圆柱凸轮轮廓线的数学模型对直动从动件圆柱凸轮建立如图１所示的固定坐标系，以ｚ轴为圆柱凸轮的回转轴线，ｚ轴与从动件处于最低位置时的轴线重合，原点为该轴线与凸轮轴线的交点，Ｙ轴分别垂直于ｚ和ｚ轴．图Ｉ圆柱滚子直动从动件凸轮机构轮廓图图１中的几何参数有：凸轮圆柱半径Ｒ（忌≤Ｒ≤中原工学院学报２００８年第１９卷Ｒ。
基于UG规律曲线功能在圆柱凸轮建模中的妙用
基于UG规律曲线功能在圆柱凸轮建模中的妙用作者：毛涛刘潇来源：《农村经济与科技》2017年第20期[摘要]本文根据圆柱槽形凸轮从动件的运动规律，使用UG软件的表达式、规律曲线与同步建模偏置区域等功能实现圆柱凸轮的全参数化设计，并通过UG软件的分析功能测量验证凸轮槽与已知凸轮曲线的一致性。
该建模方法极大地缩短了圆柱凸轮设计周期，提高了生产率。
[关键词]圆柱槽形凸轮；UG；规律曲线[中图分类号]TS176.4 [文献标识码]A凸轮是一种具有曲线轮廓或凹槽的构件，通过与从动件的高副接触，在运动时可以使从动件获得连续或不连续的任意预期运动。
凸轮机构在各种机械中有大量的应用，即使在现代化程度很高的自动机械中，凸轮机构的作用也是不可替代的。
圆柱形凸轮属于空间凸轮的一种形式，一般分为两种类型：槽形、凸缘形。
它是利用凸轮曲线轮廓将旋转运动转化为复杂运动，从而实现机构的特定功能。
1 基于UG的设计思路根据设计图纸（图1）所给出的圆柱槽形凸轮，利用拉伸特征绘制凸轮圆柱体，然后根据展开图所示的凸轮曲线绘制草图曲线，创建X、Y方向表达式，Z方向依据草图曲线创建出圆柱体外表面的凸轮轮廓曲线，最后利用同步建模偏置区域功能对凸轮槽部分向“轴心”偏置，从而得到凸轮实体。
2 UG建模过程（1）创建凸轮圆柱体，根据图纸直径∅=100，高度为L=150，圆柱轴线与坐标轴Z轴重合，下底面中心位于坐标系原点位置；（2）创建表达式，创建方法如图2所示。
t=1（t为ug软件默认变量）r=100；xt=r*cos （360*t）；yt=r*sin （360*t）；zt=0；（3）根据设计图纸中的圆柱凸轮展开图绘制轨迹草图，将草图建立在XY坐标平面上，该草图各部分尺寸建立如图3所示。
（4）利用偏置曲线对凸轮曲线进行双向偏置，偏置距离设置为凸轮槽宽度20的一半，得到凸轮槽边缘曲线草图，偏置效果如图4所示，将原凸轮槽中心轨迹曲线转化为参考线。
（5）利用UG曲线工具中的“规律曲线”命令，绘制圆柱外表面上的空间凸轮边缘曲线。
圆柱凸轮参数化建模方法研究
圆柱凸轮参数化建模方法研究侯青林①(中冶集团北京冶金设备研究设计总院 北京100029)摘要 Solid Works 软件具有强大的曲面、实体建模能力,利用其成熟的三维技术,结合圆柱凸轮的机构特点,分别采用三种方法实现了一种圆柱凸轮的参数化建模,并验证了此三维模型。
通过对建模方法的比较,找出了一种最简洁,灵活,实用的全参数化方法,对建立其他形式复杂圆柱凸轮参数化模型具有一定的参考价值。
关键词 Solid Works 圆柱凸轮 参数化模型Research on Param etr i c M odeli n g of Cyli n dr i ca l CamHou Q inglin(Beijing Central Research &Design I nstitute f orMetallurgical Equi pment ofMCC Gr oup,Beijing 100029)ABSTRACT Solid Works is a very powerful design s oft w are for modeling surface and s olid .By making use of its advanced three 2di m ensi onal technical,this paper adop ts three methods t o realize the para metric modeling of a cy 2lindrical ca m according its structure characteristics,and this 3D model is verified subsequently .Thr ough comparis ons of build modeling,the method of para metric modeling is very concise,flexible and p ractical,which p r ovides a refer 2ence on the para metric modeling of the other comp licated cylindrical ca m.KE YWO R D S S olid Works Cylindrical ca m Para metric model1 引言圆柱凸轮机构在机械工程领域中得到了广泛的应用,与平面凸轮机构相比,具有体积小、结构紧凑、刚性好、分度数大和传动扭矩大等优点[1]。
圆柱凸轮机构_设计_结构计算[整理版]
![圆柱凸轮机构_设计_结构计算[整理版]](https://img.taocdn.com/s3/m/191323998bd63186bdebbc37.png)
圆柱凸轮机构_设计_结构计算[整理版] 本章介绍凸轮机构的类型、特点、应用及盘形凸轮的设计。
凸轮是一种具有曲线轮廓或凹槽的构件，它通过与从动件的高副接触，在运动时可以使从动件获得连续或不连续的任意预期运动。
在第4章介绍中，我们已经看到。
凸轮机构在各种机械中有大量的应用。
即使在现代化程度很高的自动机械中，凸轮机构的作用也是不可替代的。
凸轮机构由凸轮、从动件和机架三部分组成，结构简单、紧凑，只要设计出适当的凸轮轮廓曲线，就可以使从动件实现任意的运动规律。
在自动机械中，凸轮机构常与其它机构组合使用，充分发挥各自的优势，扬长避短。
由于凸轮机构是高副机构，易于磨损;磨损后会影响运动规律的准确性，因此只适用于传递动力不大的场合。
图12-1为自动机床中的横向进给机构，当凸轮等速回转一周时，凸轮的曲线外廓推动从动件带动刀架完成以下动作:车刀快速接近工件，等速进刀切削，切削结束刀具快速退回，停留一段时间再进行下一个运动循环。
图12-1 图12-2图12-2为糖果包装剪切机构，它采用了凸轮—连杆机构，槽凸轮1绕定轴B 转动，摇杆2与机架铰接于A点。
构件5和6与构件2组成转动副D和C，与构件3和4(剪刀)组成转动副E和F。
构件3和4绕定轴K转动。
凸轮1转动时，通过构件2、5、和6，使剪刀打开或关闭。
图12-3为机械手及进出糖机构。
送糖盘7从输送带10上取得糖块，并与钳糖机械手反向同步放，经顶糖、折边后，产品被机械手送至工位?后落下或由拨糖杆推下。
机械手开闭置至进料工位?由机械手开合凸轮(图中虚线)1控制，该凸轮的轮廓线是由两个半径不同的圆弧组成，机械手的夹紧主要靠弹簧力。
图12-6图12-4所示为由两个凸轮组合的顶糖、接糖机构，通过平面槽凸轮机构将糖顶起，由圆柱凸轮机构控制接糖杆的动作，完成接糖工作。
图12-5所示的机构中，应用了四个凸轮机构的配合动作来完成电阻压帽工序。
内燃机中的阀门启闭机构(图12-6)，缝纫机的挑线机构(图12-7)等，都是凸轮机构具体应用的实例。
正弦曲线圆柱凸轮的建模及其四轴数控加工
程依赖 Matlab，方法较为复杂。西安工业大学的卢志伟研究了
基于 MasterCAM X6 的圆柱凸轮的建模和加工仿真，主要是
基金项目：贵州省教育厅青年科技人才成长项目 （黔教合 KY 字 ［2016］288）；国家创新训练项目（201610668039）。
作者简介：雷蔓（1985-），男，贵州黔西人，硕士，助教，主要研究方向： 3D 打印及数控加工技术。
74 2017 年第 7 期
图 2 规律曲线缠绕在外圆柱面上 得到缠绕曲线后，可以通过扫掠和布尔运算的方法完成 凸轮槽的建模，但是该方法比较繁琐。这里采用另外一种建立 凸轮槽的方法，先在曲面上偏置缠绕曲线得到两条新的缠绕 曲线，宽度为从动件滚子的直径，再用偏置的两条曲线建立直 纹曲面，最后加厚直纹面再与圆柱体布尔求差既可完成圆柱 凸轮的建模（如图 3 所示）。
线往复运动，实现剪的动作。为了使机器振动小，拟采用无休
止角余弦加速度运动规律的圆柱凸轮机构来实现运动的传
递。
所设计的圆柱凸轮行程 h=10mm，推程运动角与回程运
动角为零，即 Φ=Φ'=180°，采用在直径 d=40mm 的外圆上开
沟槽的形式。余弦加速度运动规律凸轮机构的位移 s、速度
ν、加速度 a 与转角 渍 的关系式如下：
图 1 圆柱凸轮参数化建模的表达式关系 建立表达式时需注意，t 是 NX 8.0 默认的变化量，其取 值范围为 t∈［0，1］，要首先建立 t 变量，类型为数量里面的恒 定，名称为 t、公式为 0，其余变化的量都要乘以 t。图 1 定义的 常量有半径 r=20mm、圆周 c=2×3.14×r，变量有 theta=t×360 （单 位 是 角 度）、 余 弦 线 的 参 数 方 程 为 xt=c×t、yt=10 ×cos （theta）、zt=0，xt、yt、zt 是建立根据方程的规律曲线时默认的 x、 y、z 轴坐标值。 参数表达式建立完后，插入规律曲线，建立圆柱凸轮的外 圆柱面和与一个与外圆柱面相切的参考平面，选择缠绕曲线 命令，完成缠绕曲线、缠绕面和参考平面定义后即可把余弦曲 线缠绕在圆柱面上（如图 2 所示）。
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大家都很熟悉，所以就不多说了。
二、生成位移曲线
操作相同，但是位移曲线就必须注意了。
1.单击 （插入基准曲线），选择“从方程”，“完成”。
2.弹出如下对话框。选择坐标系PRT_CSYS_DEF，在新弹出的【菜单管理器】中，选择【设置坐标类型／笛卡儿】。
3.输入方程。
注意：在盘形凸轮建模中，一般以转角为X轴，范围0——360，从动件位移为Y轴。但是在此，我们将圆柱凸轮展开，可以看成一个长方体，这样凸轮的沟槽就自动呈现在我们眼前，这沟槽就是我们要的位移曲线。
3.
选择表面A为草绘面，单击”正向“，其余默认，选择”缺省“，进入草绘。
A
草绘——参照，选ห้องสมุดไป่ตู้参照如图1。单击草绘器工具栏的 创建参照坐标系。绘制一条直线作为弯曲轨迹。坐标系位置和直线情况如图1。
草绘环境
参照和坐标系
直线
单击 退出草绘。
结果如图。
1.拉伸出基体
大家都很熟悉，故不详述了。
（1）
（2）绘制一个矩形。
（3）工具——关系
确定，此时尺寸将发生变化。如下图所示。
确定退出草绘。
（4）设置拉伸深度。由于圆柱半径为100，因此拉深深度100。
结果如下。
2.扫描切除出沟槽
大家也很熟悉，故简略。
（1）插入——扫描——切口——选取轨迹
（2）
选择位移曲线作为轨迹。如下图。
依次选择：完成——正向——自由端点——完成，绘制扫描截面。
（3）
绘制截面如图，图形对称，矩形尺寸30X40。然后退出草绘。
（4）选择”正向“——确定。
扫描结果如下：
四、环形折弯
1.属性设置：
插入——高级——环形折弯
360——曲线折弯收缩——完成
2.定义折弯对象
选择拉伸的实体和上表面作为折弯对象（实体可以在模型树选）。如下图所示。
点击【曲线：从方程】中的【确定】。产生如图的曲线。
同理可以输入另外三段曲线方程，这里不重复说明，例如远休止段（120——150）为：
150——300段：
300——360段：
最终生成结果如图：
4.保存为IGES格式。
确定，弹出下面的对话框，做出如图的选择，确定，完成IGES副本的保存。
三、生成凸轮凹槽
因此，位移曲线是这样的：X轴范围为0——PI*D,也就是底面圆的周长。Y轴仍然是从动件位移。
STEP1
现在我们来输入推程段（转角0——120）的方程：
说明：X的方程中，100是半径， 是转角。由于底面圆展开成横轴X，因此X即为弧长（为半径乘以转角），即为 。
STEP2
点击记事本的【文件／保存】，然后退出。
成一个圆柱凸轮，外径D=100,长度L=240,滚子半径Rr=30.从动件运动规律：凸轮转角0——120度时，从动件以余弦运动规律向一端移动160；从120——1150度时，从动件静止（远休止）；从150——100度时，从动件以余弦运动规律向另一端移动160，回来；300——360度时，从动件又不动。