收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

螺旋面设计加工及关键技术CAD

陈芳  
【摘要】: 共轭曲面以其传动精度高、承载性能好的特点被广泛地应用于动力传递、分度等重要的机器零件中,是在机械工程中应用最为广泛的一类曲面。常见的共轭曲面包括齿轮的齿面、空间凸轮的工作面和螺旋面等,其中螺旋面被广泛应用于螺纹、蜗杆、螺杆泵及金属切削刀具等领域。因此,研究共轭曲面的设计和制造成为机械制造领域的一个重要课题。鉴于时间等因素的限制,本论文仅对螺旋面的设计加工进行了深入地探索。由于各类共轭曲面间存在共性,本论文中提出的各种算法也将有益于其他各类共轭曲面的设计加工。 螺旋面大多数是用球头铣刀、侧铣刀、盘形刀具成形加工出来的。因此,螺旋面设计加工中,应重点考虑的内容包括:加工螺旋面用成形刀具的廓形设计;刀具廓形正确性的校验;刀具与工件的干涉校验以及盘形刀具安装参数的修正等。传统的设计方法包括作图法和解析法。作图法直观但精度低,解析法精度高,但求解过程复杂,特别是这两种方法的适应性较差,对技术人员的专业知识和数学知识要求较高。 随着制造技术的不断发展,传统的螺旋面设计方法,已不能满足现代工业的需要,手工设计计算阻碍着螺旋面制造业的发展,研究新的设计方法和利用计算机实现设计计算过程自动化就显得十分重要和迫切。计算机技术和图形处理技术的快速发展,为数值方法和基于实体造型的作图法在螺旋面设计计算过程中的应用提供了技术支持。使CAD技术在螺旋面制造业中的应用成为现实。 通过文献检索发现,科技人员已经越来越重视计算机在螺旋面设计加工中所起的作用,并在螺旋面工件的实体造型、加工螺旋面用成形刀具廓形设计、仿真加工等方面不断进行各种有益地探索。 本论文在深入研究传统设计理论和设计方法的基础上,结合设计现状,充分利用计算机在数值计算、实体造型和绘图方面的优势,提出了新的加工螺旋面用成形刀具廓形CAD方法,刀具廓形及干涉校验方法以及盘形刀具安装参数CAD方法,并对其中的关键理论及相关技术问题进行了较为全面深入地研究。 首先,在满足精度要求的前提下,提出新的加工螺旋面用成形刀具廓形CAD方法。该方法可分为五个步骤:即基于工件端(轴)截形的螺旋面工件实体造型、有效剖分面内信息的过滤、接触点的获取、基于NURBS曲线的接触线和刀具廓形的拟合以及用于提高刀具廓形局部精度的人工干预。本论文提出的工件实体造型方法是一种基于AUTOCAD2000实体布尔运算功能的近似造型方法,并建立了相应的数学模型。在螺旋面工件实体的基础上,提出分别求取垂直于 郑州大学硕士学位论文 摘要 成形刀具轴线的各有效剖分面内的工件截形曲线,并根据刀具截形曲线与工件 截形曲线在剖分面内的位置关系,进而求得接触点在刀具坐标系内的坐标,为 接触线和刀具廓形的拟合奠定基础。由于采用的是近似的实体造型方法,因此 在求解截形曲线之前,需对剖分面内的数据进行过滤,以获取高精度的截形曲 线和高精度的接触点。为了利用开发平台的现有功能,也为了便于数控加工中 的插补运算,提出采用NURBS曲线拟合接触线和刀具廓形。为提高极限剖分面 附近刀具廓形的拟合精度,提出采用人工干预的方法,局部增加极限剖分面附 近刀具廓形构线点的数量。与传统设计方法相比,新方法避免了坐标变换、微 分几何知识的应用,以及烦琐的公式推导过程,却大大地提高了设计的速度、 精度和适应性。 为了保证能加工出合格的工件,需要验证所设计刀具廓形的正确性以及工 件与刀具是否产生干涉。常用的验证方法主要包括:试切工件和用解析法反析 工件廓形。前者浪费原材料,后者其验证过程非常复杂。针对以上问题,本论 文提出利用仿真加工,获取工件实际截形曲线。并通过对比实际截形曲线与理 论截形曲线的径向偏差,判断刀具廓形的正确性并校验工件与刀具是否产生干 涉。 当工件截形曲线上存在尖点时,需要对盘形刀具安装参数进行修正,否则 有可能在工件上产生过渡表面,影响加工质量。针对这个问题,在啮合理论的 基础上,参考现有解决方法,提出利用计算机绘制函数曲线图的方法求解刀具 安装参数,避免了求解三角函数方程所带来的麻烦。 为了验证本论文中所提出的各种算法及其相关结论的可行性和准确性,还 在AUTOCAD2000平台上开发出了相应的应用软件并给出一些算例。对造型参 数、剖分参数及人工干预参数对成形刀具廓形精度的影响进行了研究。通过对 实例的设计计算,用解析法对本论文中提出的各种算法的准确性进行验证。验 证结果表明:本论文中提出的各种算法不但具有作图法直观、解析法精度高的 优点,还具有快速和适应性强的特点,大大降低了对设计人员的要求。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 吴辅仁;螺旋面的展开[J];黑龙江八一农垦大学学报;1982年01期
2 陈芳;基于AutoCAD2000的螺旋面工件实体造型方法[J];成组技术与生产现代化;2003年02期
3 蔺小军,史耀耀,汪文虎,王增强;螺旋面数控加工编程研究[J];机床与液压;2004年08期
4 王庆华,游有鹏;基于UG的变螺距螺旋面的研究与开发[J];现代制造工程;2003年01期
5 张福润,路亚衡;变距蜗杆螺旋面特性参数的计算(下)[J];汽车技术;1986年12期
6 范彦斌,王宇华,冯心海;基于 UG 软件的复杂形状零件的 CAD/CAM[J];机械工程师;1998年05期
7 张明光;程军荣;朱爱华;;螺旋面的多种数控加工方法[J];金属加工(冷加工);2010年05期
8 汲勇;;回转体加工螺旋面时的过渡曲面及其消除方法(摘要)[J];天津理工大学学报;1984年S1期
9 王跃进;;球形滚刀的螺旋升角[J];北京建筑工程学院学报;1991年01期
10 李想;韩超;王学;;利用CAXA软件设计螺旋板压制胎具的技巧[J];炼油与化工;2007年03期
11 高峰;CAD技术在成形刀具截形设计中的应用[J];CAD/CAM与制造业信息化;2004年04期
12 吴斐;邓远超;;基于SolidWorks整体硬质合金立铣刀螺旋面的三维实体建模[J];煤矿机械;2009年07期
13 亓丰珉;吴序堂;;收敛螺杆的几何分析及图示[J];工程图学学报;1984年Z1期
14 左宗仰;;正螺旋面近似展开图面积的相对误差的分析[J];工程图学学报;1984年Z1期
15 李平,丁乔,蒋恩臣;AutoCAD扩充绘制变螺距螺旋面展开图命令[J];农机化研究;2004年04期
16 丁乔;李平;赵增慧;;基于AutoCAD环境下的螺旋面展开图命令的二次开发[J];机械设计与制造;2007年10期
17 伍小建;;弧体上双半圆形螺旋面加工工艺与程序编制[J];金属加工(冷加工);2011年14期
18 陈兵;成型橡胶模的加工方法[J];电子机械工程;2004年01期
19 陈光昀;;大型螺旋浆木模电子计算机辅助计算[J];铸造技术;1983年02期
20 陈健,牛海云;螺旋面数控加工中加入拟合程序的最小有向距离算法[J];煤矿机械;2004年09期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 万金华;;“经济一体化和全球一体化”现象的物理与机械及数学的定量机理机制:万氏双螺旋锁紧效应和万氏崩盘效应[A];第六期中国现代化研究论坛论文集[C];2008年
2 张永;张宇光;赵彦雪;;实用正圆柱螺旋面展开画法[A];面向21世纪的图学教育——第十二届全国图学教育研讨会暨第三届制图CAI课件演示交流会论文集[C];2000年
3 胡芳琳;陆芳;彭燕;洪方文;;安静型超导磁流体管道循环泵水动力性能CFD分析[A];第九届全国水动力学学术会议暨第二十二届全国水动力学研讨会论文集[C];2009年
4 华定伟;;齿形离合器的加工[A];九省二区第三届泛珠三角先进制造论坛论文集[C];2006年
5 赵亚平;张昭;;论双圆环面包络环面蜗杆的曲率干涉特性[A];2009年促进中部崛起专家论坛暨第五届湖北科技论坛——装备制造产业发展论坛论文集(下)[C];2009年
6 赵亚平;张昭;;论双圆环面包络环面蜗杆的曲率干涉特性[A];科技支撑 科学发展——2009年促进中部崛起专家论坛暨第五届湖北科技论坛文集[C];2009年
7 龙小专;袁飞;;一种小型平面螺旋天线[A];2009年全国天线年会论文集(上)[C];2009年
8 高青风;张林鍹;肖田元;;基于刀具驱动的车削加工高精度几何仿真研究[A];第十届中国科协年会论文集(一)[C];2008年
9 孙昌树;;电火花加工成形运动方式的研究——机床产业的未来[A];第八届全国电加工学术年会论文集[C];1997年
10 丁小瑜;黄毅;孙昌树;;展成式电火花精密加工机床[A];2001年中国机械工程学会年会暨第九届全国特种加工学术年会论文集[C];2001年
中国博士学位论文全文数据库 前7条
1 魏静;差速双螺杆捏合机型线设计理论及螺旋面高效高精度加工研究[D];重庆大学;2008年
2 纪凤辉;三维Minkowski空间中的螺旋面和伪全脐曲面[D];大连理工大学;2006年
3 周志雄;一种新型钻头及其刃磨技术的研究[D];湖南大学;2001年
4 周先辉;高效重载钢背衬碳织物/环氧树脂复合材料螺旋副研究[D];广东工业大学;2008年
5 李莉;体三维显示系统关键技术研究与实现[D];南京航空航天大学;2008年
6 景宁;双螺杆加工新工艺及其支持系统的研究[D];大连理工大学;2002年
7 陶永梅;多铁锰氧化物的相分离和相竞争研究[D];南京大学;2012年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 陈芳;螺旋面设计加工及关键技术CAD[D];郑州大学;2002年
2 黄浩;螺杆可转位成形盘铣刀设计[D];大连理工大学;2007年
3 牛博英;小麦免耕播种机双向螺旋刀防堵装置的研究[D];河北农业大学;2009年
4 石秋强;板式翅片滚压成形过程数值模拟与参数控制规律的研究[D];西安理工大学;2008年
5 李成松;加工螺旋曲面的盘形铣刀设计系统开发[D];哈尔滨工业大学;2011年
6 罗霞玉;新型钻头的几何特性分析及实验研究[D];湖南大学;2001年
7 陈艳;异形石材CAD的开发与研究[D];武汉理工大学;2007年
8 戴新;剃前滚刀、留磨滚刀计算机辅助及优化设计[D];重庆大学;2008年
9 樊开富;加工螺旋槽用可转位盘铣刀设计研究[D];大连理工大学;2009年
10 赵邦;整体硬质合金立铣刀计算机辅助设计与制造系统研究[D];山东大学;2007年
中国重要报纸全文数据库 前5条
1 本报记者 曹秀娟;眼花缭乱看表演 大饱口福尝美味[N];山西日报;2003年
2 张建华;李新:无穷探索写人生[N];中国石油报;2005年
3 ;铜管散热器[N];中国有色金属报;2002年
4 陈军;从技校生到工程机械修理专家[N];中国有色金属报;2005年
5 张君;山东新矿集团翟镇矿 自动菱形网机提高安全系数[N];中华合作时报;2010年
中国知网广告投放
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978