三维凸轮复杂曲面的工艺研究
三维凸轮复杂曲面的工艺研究
摘要：本文通过分析某型号的XXX.XXX.028（三维凸轮）的形状结构、材料等特点，结合车间现有的加工能力，借助UG 软件CAM 模块的强大功能最终制定了一套合理的加工方案解决了三维凸轮复杂曲面加工难题。
关键词：三维凸轮 工艺 数控编程
1 引言
三维凸轮在航空发动机燃油控制系统中，一般用作存储控制规律的函数发生器，使工作机构按预期的设定产生各种复杂的轨迹进行运动，从而将发动机控制规律转化为控制机构的运动规律，按预定的规律控制计量活门开度，实现控制燃油流量的作用。三维凸轮不仅尺寸精度要求高（轮廓度±0.03mm ），而且表面粗糙度的要求也非常高（Ra0.8），是燃油调节器中非常重要的零件。确定合理的加工路线及加工方法，最终加工出满足设计要求的三维凸轮对提高燃油调节器性能至关重要。
图一 三维凸轮外观图
2 三维凸轮的特点
2.1三维凸轮形状结构特点
三维凸轮（图一）形状复杂，大体形状为圆柱状，外侧壁由一处花键和两处凸轮曲面组成。本文重点介绍三维凸轮曲面的工艺方法。设计图纸要求此三维曲面采用极坐标形式，由336个空间三维点拟合形成空间曲面，曲面精度公差为±0.03mm ，表面粗糙度Ra0.8。 2.2三维凸轮的材料特性
三维凸轮的材料为9Cr18，该材料属于高碳高铬马氏体型不锈钢，具有高硬度、高耐磨性和耐腐蚀性能。零件材料具有良好的淬透性和热处理变形小等优点，高硬度高耐磨性降低了材料的切削性能。
3 三维凸轮型面的加工工艺方案
3.1整体工艺路线的规划
根据以上分析，对零件的加工本着“先粗后精”的原则，选择装夹牢固的定位基准，合理安排热处理工序，最终制定如下工艺路线（图二）。
图二三维凸轮工艺路线
3.2三维凸轮型面粗加工方案
如图二所示，90工序为三维凸轮型面的粗加工工序，加工方案如下：
3.2.1机床选择
车间现有MIKRO UCP800五轴加工中心及MAZAK-410B立式三轴加工中心，经综合比较（见表一）选择后者。
表一机床对比
3.2.2刀具选择
粗加工是为精加工做准备，高效去除大部分余量，释放三维凸轮材料内部应力，使精加工能够顺利进行。根据以上对三维凸轮结构特点及材料特性分析，选择φ10硬质合金立铣刀及φ10R5硬质合金球铣刀。
3.2.3装夹方式
综合考虑MAZAK-410B立式加工中心的工作方式，结合三维凸轮比较厚实的特点，选择三维凸轮的中孔及大端面作为主定位基准，φ3孔作为角向定位基准，通过调整φ3孔定位销的角向位置，将需要加工的型面调整到刀具完全能够加工到的位置，精密平口虎钳端面压紧的装夹方式。工装见图三。
图三三维凸轮粗加工工装三维图
3.2.4数控程序编制
三维凸轮曲面形状复杂，须借助计算机辅助编程，编制流程见图四。UGCAM模块功能强大，本工序选择使用UG软件CAM功能下的CAVITY_MILL工法进行程序编制。编制过程中分别选择了三种程序方案，通过模拟仿真结果如下（见表二）
图四三维凸轮数控编程流程
表二加工方法对比
粗加工过程中
表三CAVITY_MILL工法参数设置
3.2.5加工方案实施结果
在本工序加工的过程中，平口虎钳装夹零件牢固，刀具刚性好，切削平稳，生产效率25min/
件。由于工装没有固定在机床工作台上，每次装夹零件都需拆卸工装，对零件的精度有±0.015mm 的影响，但相对0.1mm的精加工余量，此影响可以忽略。
3.3三维凸轮热处理方案
零件在真空炉内经过逐级增温在1060℃时保温0.5小时，油冷后进行冰冷处理，炉温-60℃保温1小时，空冷至常温进行回火处理，炉温200℃保温3小时进行空冷，最终零件满足设计图纸要求的硬度值56～62HRC。这种处理方式不仅材料变形小，而且能获得更加均匀的内部组织，提高材料性能。
3.4三维凸轮型面精加工方案
如图二所示，147工序为三维凸轮型面的粗加工工序，加工方案如下：
3.4.1机床选择
详见本文3.2.1。
3.4.2刀具选择
在零件硬度达到56～62 HRC的状态下进行加工，属于超硬铣削加工。本工序选择西南工具厂生产的φ6硬质合金涂层球铣刀。
3.4.3装夹方式
如图五所示，本工序采用专用工装进行装夹，可以保证足够的稳定性、精确性以及便捷性。
图五三维凸轮型面精加工专用工装三维图
3.4.4数控程序编制
表四FIXED_CONTOUR工法参数
3.4.5加工方案实施结果
本工序中，加工前首先计量专用工装装夹心轴中心与对刀块的差值，以备对刀后长度补充之用。将刀具调整至零点，在试件上进行试加工，将加工表面与对刀块表面使用杠杆千分表进行比对，将二者之间的差值补偿给刀具，在将之前准备好的计量差值补偿给刀具，此时加工零件，高度误差值小于0.003mm。通过夹具、刀具、机床、程序、找正对刀等各个环节的严格要求，零件型面点位通过三坐标测量机计量全部合格，点位95%分布在±0.01mm范围内，远远高于设计图要求的±0.03mm
要求。
4 结论
本文通过详细叙述三维凸轮曲面的粗加工、热处理、精加工三个工序的内容以及UG软件CAM 模块辅助编程内容，体现了当今航空产品的加工是由传统工艺与现代化数字控制的完美结合的产物，代表了航空制造业的发展方向和趋势。本次三维凸轮加工的创新点在于：
1.使用球铣刀进行零件粗加工，余量剩余更加均匀，延长精加工刀具寿命。
2.三维凸轮硬度达到56～62 HRC以后，再进行三维凸轮曲面精加工，回避了零件因热处理
后易变形及影响粗糙度降低的弊端。
3.积累了零件超硬铣削的经验，为以后超硬加工开拓思路。
参考文献：
【1】陈大治 UGNX4高级铣应用技术清华大学出版社 2007
【2】刘雄伟数控加工理论及编程技术机械工业出版社 2003
基于UG的复杂曲面叶轮三维造型及五轴数控加工技术研究CAM
基于UG的复杂曲面叶轮三维造型及五轴数控加工技术研究CAM CAM, 曲面, 数控, 叶轮, 三维造型 以典型的CAD/CAM软件UG及深窄槽道、大扭角、变根圆角的微型涡轮发动机压气机转子应用实例为背景，设计出基于UG的一套完整、系统的整体叶轮数控加工方案，包括整体叶轮的三维建模、数控加工工艺流程规划，数控加工编程等。并在MIKRONH5M40QU五坐标数控机床上进行实验验证，证明该整体叶轮数控加工方案及程序的可行性。该加工件已经用于微型发动机中进行试车实验。 1.引言 整体叶轮特点是:结构复杂、数量种类繁多、对发动机性能影响大、设计研制周期长、制造工作量大。目前，较重要用途的叶轮都是由非可展直纹面和自由曲面构成的，叶轮叶片的型面非常复杂，使得叶片实体造型较一般的实体造型更为复杂多变。从整体叶轮的结构特点也可以看出:加工整体叶轮时加工轨迹规划的约束条件比较多，相邻叶片空间较小，加工时极易产生碰撞干涉，自动生成无干涉刀位轨迹较困难。 目前国外一般应用整体叶轮的五坐标加工专用软件，主要有美国NREC公司的 MAX-5, MAX-AB叶轮加工专用软件，瑞士Starrag数控机床所带的整体叶轮加工模块，还有Hypermill等也可用于整体叶轮加工。口前，国内只有少数几家企业可以加工整体叶轮，而且工艺水平距国际先进水平尚有差距。总体上，我国叶轮加工领域的研究与应用同发达国家相比还有很大差距，在窄槽道、小轮毅比等高性能叶轮制造技术方面尚未过关。 2整体叶轮的CAD/CAM系统结构图 整体铣削叶轮加工是指毛坯采用锻压件，然后车削成为叶轮回转体的基本形状，在五轴数控加工中心上使轮毅与叶片在一个毛坯上一次加工完成，它可以满足压气机叶轮产品强度要求，曲面误差小，动平衡时去质量较少，因此是较理想的加工方法。五轴数控加工技术的成熟使这种原来需要手工制造的零件，可以通过整体加工制造出来。采用数控加工方法加工整体叶轮的CADICAM系统结构图如图1.
三维实体建模与机构仿真
公共选修课申报 机械工程系唐继武 课程名称：《三维实体建模与机构仿真》 一、课程内容： （一）基础模块 1、三维CAD概述 掌握用户界面、设计元素库、拖放式操作、不同的零件编辑状态、元素的属性、工具栏、显示工具、多视窗显示、属性表、尺寸修改、三维球、定位锚、智能尺寸标注及绘图项目。 2、三维实体设计基础 掌握使用包围盒修改图素尺寸。掌握零件设计基础 3、表面及边的修改 掌握表面及边的编辑工具。掌握表面编辑等命令的应用。 4、截面及生成自定义图素 掌握智能图素（特征）生成工具。了解二维截面生成工具。掌握生成自定义智能图素。 5、级图素、工具图素的应用与生成工程图 掌握高级图素及工具图素的应用。掌握生成工程布局图 6、装配设计 掌握利用三维球进行装配。掌握无约束装配。掌握约束装配。熟悉干涉检查。熟悉输出BOM表。 7、钣金设计 掌握弯曲图素。掌握钣金件设计。 8、自定义零件库 了解自定义零件库 9、渲染 熟悉渲染的基本操作。 10、机构仿真动画 熟悉装配动画的设计，机构仿真动画设计。了解动画文件的输出。 （二）选用模块 1、曲面与实体联合造型 了解曲面与实体联合造型。掌握布尔运算。 2、数据交换 了解与支持OLE的应用软件链接。了解输出零件格式。了解输入其它格式的零件。掌握与电子图板的接口。 （三）实践教学模块 实训1 设计软件基本操作。设计软件的启动、退出、用户界面及其设计元素库、拖放式操作、不同的零件编辑状态等基本操作。 实训2 零件设计基础
实训3 表面编辑等命令的应用 实训4 截面及生成自定义图素 实训5 其他图素的应用及生成工程布局图 实训6 装配设计 实训7 干涉检查及输出BOM表 实训8 钣金零件设计 实训9 渲染的操作 实训10 动画的设计及动画文件的输出 二、课程的目的 本课程的教学目标是：使学生具备高素质实用型高级职业技术专门人才所必需的三维CAD的基本技能，初步具有解决工程实际问题的能力，从事零件三维造型设计。为学习专业知识和职业技能打下基础。同时培养学生爱岗敬业、团结协作、吃苦耐劳的职业精神与创新设计意识。 三、课程的意义 依托辽宁制造业基地，根据新技术发展的需要，在企业普遍使用三维建模技术基础上，发现目前企业中三维零件设计软件应用非常广泛、例如CAXA实体设计、UG，PRO/E，CATIA等设计软件。，选择最常见、最实用的并与企业设计生产相类似的典型载体作为课程教学的内容。这样既服务于地方经济，满足企业的需要，也便于教学活动的开展。 四、课程学时 本课程共32学时，具体安排见表1-1。 表1-1 教学任务及课时
复杂曲面五轴端铣加工刀具轨迹规划研究进展
第51卷第15期2015年8月 机械工程学报 JOURNAL OF MECHANICAL ENGINEERING Vol.51 No.15 Aug. 2015 DOI：10.3901/JME.2015.15.168 复杂曲面五轴端铣加工刀具轨迹规划研究进展* 樊文刚叶佩青 (清华大学机械工程系北京 100084) 摘要：五轴端铣加工是提高重点工业和国防领域复杂曲面类零部件加工质量和加工效率的重要手段。围绕刀位优化、刀路规划和刀轴矢量优化三个关键问题，综述近年来五轴端铣加工刀具轨迹规划技术的研究进展。根据刀具和工件曲面之间切触点数量，将五轴端铣加工刀位优化算法分为单点切触、多点切触和无切触点三类，并建立多点切触刀位优化的通用数学模型。然后系统梳理了刀路规划、全局干涉检测及刀轴矢量优化理论和方法。最后分析了当前研究存在的不足，指出五轴端铣加工刀具轨迹规划应该尽可能从整体角度出发，且应充分考虑机床的运动学和动力学特性，同时应加强多点切触加工理论和应用研究，使其在工程实际中真正发挥高效优势。 关键词：复杂曲面；五轴加工；端铣；刀路；研究进展 中图分类号：TP391 Research Progress in Tool Path Planning for Five-axis End Milling Machining of Sculptured Surfaces FAN Wengang YE Peiqing (Department of Mechanical Engineering, Tsinghua University, Beijing 100084) Abstract：Five-axis end milling machining is an important means to improve the processing quality and processing efficiency for parts with sculptured surfaces in the key industry and national defense areas. Around the three critical issues including tool positioning, tool path and tool orientation optimization, the recent research progress of tool path planning for five-axis end milling machining is summarized. Based on the number of the cutter contact (CC) point between the tool and the design surface, the tool positioning optimization strategy of five-axis end milling machining is divided into three categories that are single-point contact, multi-point contact and non-point contact. And the general mathematic model of the multi-point contact tool positioning optimization is established. The theories and methods of tool path, global interference detection and tool orientation optimization are systematically discussed. The deficiencies in current research are analyzed. It is pointed out that tool path planning of five-axis end milling machining should be carried out from the overall perspective as far as possible, and fully considers the kinematic and dynamic properties of machine tool. Meanwhile, the theory and application research for multi-point contact machining should be strengthened to indeed play its efficiency advantage in engineering practice. Key words：sculptured surface；five-axis machining；end milling；tool path；research progress 0 前言 复杂曲面类零部件广泛应用于航空航天、汽车、船舶、能源、国防等行业，这些曲面通常需要在五轴数控机床上依靠刀具和工件的相对切削运动才能产生，其制造技术水平对于国民经济发展和国防现代化建设都具有十分重要的意义。因此，《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006—2020)》[1]和国家自然科学基金委员会《机械工程学科发展战 *国家科技重大专项(2011ZX04004-012)和中国博士后科学基金(2014T70073，2012M510423)资助项目。20140815收到初稿，20150216收到修改稿略报告(2011—2020)》[2]均将复杂曲面类零部件的数字化制造技术列为制造业的优先主题之一。而“高档数控机床与基础制造装备”和“大型飞机”重大专项的开展，更是对关键复杂曲面类零部件的高效、精密制造技术提出了前所未有的迫切需求[3]。 五轴数控加工相比于三轴在提高加工质量和加工效率方面具有明显优势，增加的两个旋转自由度使刀轴姿态更加灵活，通过调整刀轴矢量不仅可以避免刀具与工件及夹具等的干涉，也使刀具和工件曲面之间能够获得更好的几何匹配，有利于增大加工带宽，提高实际加工效率。然而，五轴数控机床的这一运动特性和工件曲面的复杂性也给数控编程带来了新的挑战。刀具轨迹规划是复杂曲面五轴
三维实体建模与设计
三维实体建模与设计 课程编码：202561课程英文译名：3D Solid Design and Construction 课程类别：学科基础选修课 开课对象：机械工程机自动化专业开课学期：5 学分：2学分；总学时：328学时；理论课学时：16学时； 上机学时：16学时 先修课程：工程图学、机械原理、机械设计 教材：Solid Works 2005机械设计及实例解析．胡仁喜等．北京：机械工业出版社，2005 参考书：【1】机械设计课程设计图册．龚溎义等．北京：高等教育出版社，1989，第三版．【2】SolidWorks 原厂培训手册实威科技.北京：中国铁道出版社，2004 一、课程的性质、目的和任务 本课程是面向机械工程等各专业开设的一门课程，是学习利用三维CAD软件进行零部件造型设计及制图的实践性课程。课程的目的是使学生掌握用Solid Works软件进行产品的零件造型设计、部件装配设计以及工程图绘制的基本技能，初步学习基于三维的产品开发设计，掌握自下而上的设计方法，自上而下的设计方法以及两种方法结合使用的设计过程。 课程的主要任务： 1.学习掌握三维CAD的特征造型方法； 2.学习掌握三维CAD下的零件造型与部件装配方法； 3.初步掌握三维CAD下基于装配的设计方法； 4.学习掌握三维CAD的二维工程图绘制方法； 5.初步学习利用三维CAD软件Solid Works进行产品设计的方法。 二、课程的基本要求 通过课堂讲授与上机实践，使学生： 1.了解三维CAD的发展历史、现状及软硬件配置条件； 2.了解三维CAD的发展历史、现状及软硬件配置条件； 3.了解利用三维CAD软件进行设计、制图的基本思路与方法； 4.掌握利用Solid Works进行三维立体造型设计的实现方法； 5.掌握利用Solid Works下的零件造型与部件装配方法； 6.初步掌握Solid Works下自上而下的设计方法以及自下而上和自上而下相结合 的方法； 7.掌握Solid Works的二维工程图绘制技术； 8.具有一定的实践体会和相关的应用能力。 三、课程的基本内容及学时分配 第一章Solid Works 2005 概述（1学时） 1．工作窗口 2．菜单简介 3．工具栏简介 第二章零件建模的特征分类（2学时） 1．基于特征的零件建模的基本过程 2．Solid Works的设计思想
高级曲面建模实例教程
CAX|CAD|CAE|CAM|CAPP|PDM|PLM| 网址大全:https://www.wendangku.net/doc/004620491.html, Pro/E高级曲面建模 摘要：本文通过对两个具体实例操作的讲解，阐明Pro/E高级曲面建模的基本思路。 关键词：Pro/E曲面ISDX 一、前言 因本人水平有限，理论上没有什么大的建树，现就一些实际的曲面构建题目写出我自己的解法，与大家一起探讨，希望对大家有所帮助，共同进步！ 版权声明：题目来自icax论坛，但解法均为本人原创，如有雷同纯属巧合。 二、知识准备 1主要涉及模块： Style（ISDX模块）、高级曲面设计模块 主要涉及概念： 活动平面、曲面相切（G1连续）、曲面曲率连续（G2连续）、Style中的自由曲线/平面曲线/cos曲线、自由曲线端点状态（相切、法向、曲率连续等） 2主要涉及命令： 高级曲面命令（边界曲面）、曲线命令及Style中的操作命令 三、实例操作
下面我们结合实际题目来讲述。 1. 1.题目一：带翅膀的飞梭，完成效果见图1： 图1飞梭最终效果图 原始架构线如图2所示：
图2飞梭原始架构线图 首先我们门分析一下，先看效果图应该是一个关于通过其中心三个基准面的对称图形，那么从原始架构线出发，我们只要做出八分之一就可以了。很容易想到应该在中心添加于原有曲线垂直面上边界曲线，根据实际情况，我先进入Style 中做辅助线，如图3所示： 图3Style辅助线操作图 图3中标示1处选择绘制曲线为平面曲线（此时绘制的曲线在活动平面上，活动平面为图中网格状显示平面），标示2设置曲线端点处垂直于平面，标示3处设置曲线端点曲率连续。设置方法为，左键点击要设置的端点，出现黄色操纵杆，鼠标放于黄色操纵杆上，按住右键1秒钟以上便会出现菜单，如图4左图所示。
油气集输研究进展
油气集输研究进展 摘要：油气集输是油田地面工程处理中重要的生产阶段，在油气开展中不可忽视的重要环节，需要我们对其进行更深层次的探讨，切实地提高油气集输处理工艺技术。本文通过大量的调研文献综述了国内外在油气集输方面的研究成果，然后分析了我国油气集输工艺所面临的挑战以及今后的研究方向，这可以为我国油气集输的发展提供一定的方向和理论基础。 关键词：油气集输油田开发采油原油天然气集输 一﹑引言 油气集输是将油田采出的原油和天然气进行输送、储存、收集和进行一系列加工处理使其达到输出标准的工艺流程。其主要包括将从采出物中分离出来的天然气输送到天然气处理厂进行净化处理处理和将原油进行脱水等处理后把合格的原油输送到油田原油库进行储备。同时，还必须将压气站和原油库里的能源物质经过再次处理后以不同的方式外输给用户。油气收集处理工艺具有很多独特的特点主要是覆盖线长、油田点多、覆盖面广的生产特性，然而正由于这些特性导致集输工艺十分复杂，容易发生易燃易爆等事故。近年来生产连的不断深入，油气集输处理工艺将面临着更加严峻的挑战，生产越来越受到大家的重视，油气集输工艺与油田企业的经济效应挂钩，可以说是直接影响到整个油田的生产运输流程，一个好的集输工艺流程必然带来良好的经济效应。所以研究油气集输工艺流程提升油气集输的效益对于我们石油事业的发展具有很重要的意义。 二﹑国内外油气集输工艺 （一）原油集输技术 在低渗透率、断块小的油田开发上，国内油田企业在油气集输方面十分注重集输系统的高效、节能的研究与应用，我国大部分的集输流程都通过简化优化工艺流程，在整个集输系统中尽量采用不加热集输技术和串联管网集输工艺，这样不仅降低了原油生产能耗也保证了集输系统的高效运行。目前我国原油集输与处理技术正向着低投资、低能耗方向发展，而且逐步向上、下游两头延伸慢慢渗透整个生产流程；上游的钻井开采与采油工程相互渗透，下游的净化处理正与炼油技术相互融合。其主要包括如下方面： 1.串联管网集输工艺。串联管网集输工艺核心是采用功图量油技术，实现管网的串联布局，改变传统的计量站模式，不仅节约了能源资源并可降低投资。 2.稠油集输工艺。稠油集输工艺主要包括六个环节：掺水、掺稀、改质降黏、
复杂曲面五轴加工技术研究
目录 目录 摘 要 .............................................................................................................................................. I Abstract ...................................................................................................................................... III 1绪论 .. (1) 1.1课题来源 (1) 1.2论文研究的背景和意义 (1) 1.3国内外研究现状 (2) 1.4论文主要研究内容 (5) 2 复杂曲面建模与几何特征分析 (7) 2.1 B样条曲线建模原理 (7) 2.1.1 B样条曲线定义 (7) 2.1.2 计算B样条曲线节点矢量 (8) 2.1.3 计算B样条曲线上坐标点 (9) 2.1.4 反算B样条曲线控制顶点坐标 (10) 2.2 B样条曲面建模原理 (12) 2.2.1 B样条曲面的定义 (12) 2.2.2 计算B样条曲面的节点矢量 (12) 2.2.3计算B样条曲面上坐标点 (13) 2.2.4 反算B样条曲面控制点坐标 (13) 2.3 B样条曲面几何特征分析 (14) 2.3.1 计算B样条曲线几何特征 (14) 2.3.2 计算B样条曲面偏导矢 (15) 2.3.3 计算B样条曲面曲率 (16) 2.4本章小结 (16) 3 复杂曲面加工路径计算 (17) 3.1加工中有关刀具的基本概念 (17) 3.1.1刀触点和刀位点概念 (17) 3.1.2平头铣刀有效半径计算 (17) 3.2等弓高误差法走刀步长计算 (19) 3.2.1常用步长计算方法 (19) 3.2.2等弓高误差法 (21) 3.3基于等残留高度法的走刀行距的计算 (24) 3.3.1常用的行距计算方法 (24) 3.3.2基于等残留高度法走刀行距计算 (25) 3.4 刀位点计算 (28) V
凸轮机构的弹性动力学汇编
凸轮机构的弹性动力学分析（附MATLAB 代码） 【问题】已知一凸轮系统，欲使其考虑弹性因素后从动件的真实运动规律按照余弦加速度运动规律运动，建立该凸轮系统的弹性动力学模型，分析其未考虑弹性因素时从动件的运动规律，并绘制出从动件的理论运动规律及考虑弹性因素后的真实运动规律。凸轮系统的运动及动力参数自定。程序代码需提供电子版，并说明运行环境。 【解答】 一、建立动力学模型 取图1所示的凸轮机构为研究对象，图2为其所对应的动力学模型。 图1：凸轮机构运动简图 图2：凸轮机构的动力学模型 为使得问题简化，力学模型中忽略了凸轮轴的扭转变形、弯曲变形以及回位弹簧的阻尼作用。图2中k 为系统等效弹簧的刚度，c 为凸轮机构从动组件的阻尼系数，h k 为回位弹簧的刚度，0F 为回位弹簧的预紧力，M 为凸轮机构在从动件侧的当量质量，x 为与凸轮廓线有关的等效凸轮升程（图中所示的凸轮并非真正的凸轮，其廓线对应的升程与真实凸轮廓线对应的升程0x 具备关系0rx x ，其中r 为摇臂比。因为x 与0x 仅相差一个比例系数r ，为了便于叙述，后文将只注重分析x 与从动件输出的关系，而不再专门区别x 与0x 的差异），y 为从动件的实际升程。 二、建立动力学方程 该机构的自由度为1，利用牛顿第二定律建立运动微分方程：
)cos 1(2 ?-=h y 022)()(F y k dt dx dt dy c x y k dt y d M h ------= （式1） 设凸轮转动的角速度为ω，它与时间微分dt 、凸轮转角微分?d 具有关系： ω ? d dt = （式2） 将（式2）代入（式1）并整理可得： 02 22 )(F kx d dx c y k k d dy c d y d M h -+=+++? ω?ω?ω （式3） 微分方程（式3）有两层含义：①若已知从动件的真实运动规律，可求解出凸轮在高速运转条件下考虑弹性变形影响的理论轮廓；②若已知凸轮廓线，可求解考虑弹性变形的从动件的动力学响应。 三、运动方程的求解 （一）凸轮轮廓的设计 已知条件如下：kg M 08459.0=，凸轮的转速min /1200r n =，m s N c /7148.55?=， m N k h /10400=，m N k /3194800=，N F 4000=；为避免余弦加速度运动产生的冲击， 取凸轮的推程运动角和回程运动角均为 180，远休止角和近休止角均为 0，从动件的最大升程mm h 2.6=。 根据已知条件，可以确定从动件的位移方程 将上式代入（式3）可得： kx d dx c F h k k c h k k M h h h +=+++++-? ω?ω?ω02)(21sin 2cos )]([2 （式4） 由于（式4）对应的常微分方程难以求出解析解，这里利用MATLAB 求解出其数值解并与位移方程比较如下图：
(工艺技术)制模工艺解析
制模工艺解析 1、1、对照样品：原形是否有与样品不相符的地方，测量样品和原形的高度，按收缩比例计算是否相符， 比例如白云土5%，半瓷土10%； 2、2、切附件：仔细检查判断是否有附件，可以不切下的或有的仅仅只有一点点卡模，是不是修一点就 可少分一片，说明：少切附件或尽可能的少分一片，并非偷懒，因为这小小的动作就会给注浆、修整减少很多的人力和物力，比如，注浆少脱一片模，修整就少刮一条模线，注浆少灌一个附件，修整就少接一个附件既节省人力又提高了效率，所以切附件是一个很重要的环节； 3、3、附件归类：要把空心的和实心的分开来分，这样有利于操作； 4、4、原形表面处理：表面用细水砂纸打光滑，纹路刻深，记号、编号写清楚； 5、5、分片：分片前先画线，以确保模线走向的准确度，然后就可以填泥巴，倒石膏浆，待石膏浆发热 后，用风枪或借用其它工具，比如木锤、橡胶锤把它从原形上取下来修好，便可开始第二片，周而复始，截止分完； 6、 6 、烤模试灌： 是为了在做KS前能有效的把问题控制，不至于以后工作中出现漏洞，使做出的KS模一而再再而三的修改，或报废的一种检查手段，待试灌确认没问题后便可进入KS工作；7、7、做KS： 做KS前要把模子反处理，然后缩夹心，以0。3MM为准，做KS用KS石膏，比例为1： 2.6 水与石膏； 8、8、修KS： 修KS 时也要对照样品，包括每一条纹路，都要仔细的对照，要把每一片模具的利角修出来，修好后涂上一层洋干漆，让其形成一层硬化膜； 9、9、保养与烤KS： 目的是为了把KS里面的水份烤干，以免敲模时模具石膏发热会把KS里面的水份蒸发使模具出现真空； 10、敲模： 敲模前要对KS,保养1 —2个小时，止KS光滑发亮时，方可灌石膏浆，石膏浆的比例为平台1：0。 75,高压1 : 0。乙石膏与水（单位KG）; KS保养好后敲的第一模具拿去试产，保证大货能顺利生产，试产通过后方可大量敲模； 11、主要以手工制作, 但不免也要在生产中借用一些简单的工具或化学制剂来协肋完成, 比 如：我们所使用的打浆机, 它的主要作用是用来搅拌石膏与水配比后的搅拌作用, 同时又给提供一个真空环境, 把石膏里的空气全部抽空, 增加模具的脱模次数, 刮板的作用是在我们把石膏浆倒入KS后，过上约5分钟左右，石膏浆初凝时，用刮板刮去多余的石膏, 使模具形成一个平面, 第一, 增加模具美感与可观度, 第二, 能使模具摆放平稳, 木锤用来协助脱模, 待石膏终凝后用木锤敲打模具, 使其振动至松动, 最终达到脱模目的； 化学剂：有钾肥皂,也称脱模剂,在脱模前要用调好的加钾肥皂涂抹数次,使表面形成 油层来防止KS吸水，调制钾肥皂与水的参考值为 1 : 5； 注浆工艺解析 所谓注浆, 也就是产品成形的一个过程。它主要由石膏模具和泥浆两者结合而达到的一个效果。 、石膏模具对注浆的影响 1、1、模具的硬度如何将影响到它的吸水性 a．a．模具硬度大，则吸水性差；b．b．模具硬度适中则吸水性比较好 2、2、造型的复杂与否直接影响到注浆的操作。
基于PROE复杂曲面模型的逆向工程与制造
基于PRO/E复杂曲面模型的逆向工程与制造[摘要]本文研究了逆向工程的关键技术，并应用于复杂曲面的模型重建。逆向工程的关键技术包括：数据获取、数据处理和模型重建。通过对数据处理方法进行研究，得到数据处理的一般流程。根据复杂曲面的特点，采用逆向工程方法完成模型重建工作。采用serein激光扫描仪高效率、高精度地完成复杂曲面的数据获取工作。应用imageware 和Pro/E软件完成曲面的数据处理工作，获得完整、准确的数据以方便后续模型重建工作的进行。运用Pro/E软件中小平面特征和重新造型的方法，重复利用软件优势，完成曲面模型的重构工作。 研究表明，采用逆向工程的方法完成曲面模型，可以获得较高的模型质量，提高效率，是一种行之有效的方法，具有重要的实际意义和较高的应用价值。 [关键词]逆向工程；小平面特征；重新造型；imageware；Pro/E
Reverse Engineering and Manufacture of Complex Surface Models Based on Pro/E Abstract: In this thesis, the key techniques of reverse engineering are researched and applied to model reconstruction of sculptured surface. The key techniques of reverse engineering include：data acquisition, data processing and model reconstruction. By researching flow of data processing is explored. In light of the characteristics of sculptured surface, the model is completed with reverse engineering. The data is collected with laser scanner efficiently and accurately. The data processing of sculptured surface is done with imageware and Pro/E, which result in an integrated and accurate data convenient for model reconstruction. Using the method of facet and restyle feature of Pro/E, the model of sculptured surface is conducted. The research indicates that the model of sculptured surface, completed with reverse engineering, is an effective technique, which can bring about high quality model and efficiency and have great actual and practical value. Key words:Reverse Engineering, Facet Feature, Restyle, imageware, Pro/E
ProE高级曲面建模实例
Pro/E高级曲面建模实例 一、前言 因本人水平有限，理论上没有什么大的建树，现就一些实际的曲面构建题目写出我自己的解法，与大家一起探讨，希望对大家有所帮助，共同进步！ 版权声明：题目来自https://www.wendangku.net/doc/004620491.html,论坛，但解法均为本人原创，如有雷同纯属巧合。 二、知识准备 主要涉及模块： Style（ISDX模块）、高级曲面设计模块 主要涉及概念： 活动平面、曲面相切（G1连续）、曲面曲率连续（G2连续）、Style中的自由曲线/平面曲线/cos曲线、自由曲线端点状态（相切、法向、曲率连续等） 主要涉及命令： 高级曲面命令（边界曲面）、曲线命令及Style中的操作命令 三、实例操作 下面我们结合实际题目来讲述： 1. 题目一：带翅膀的飞梭，完成效果见图1： 图1 飞梭最终效果图
原始架构线如图2所示： 图2 飞梭原始架构线图 首先我们分析一下，先看效果图应该是一个关于通过其中心三个基准面的对称图形，那么从原始架构线出发，我们只要做出八分之一就可以了。很容易想到应该在中心添加于原有曲线垂直面上边界曲线，根据实际情况，我先进入Style中做辅助线，如图3所示： 图3 Style辅助线操作图 图3中标示1处选择绘制曲线为平面曲线（此时绘制的曲线在活动平面上，活动平面为图中网格状显示平面），标示2设置曲线端点处垂直于平面，标示3处设置曲线端点曲率连续。设置方法为，左键点击要设置的端点，出现黄色操纵杆，鼠标放于黄色操纵杆上，按住右键1秒钟以上便会出现菜单，如图4左图所示。
图4 绘制曲线操作图 设置时先选设置属性（相切、曲率连续等），再选相关联的曲面或平面（含基准平面），黄色操纵杆长短可调整，同时可打开曲率图适时注意曲率变化，如图4右图所示。有了图4辅助线后就可以做面了，此处我用高级曲面命令（boundaries），注意线的选取顺序，第一方向选取曲线1，2，第二方向选曲线3（如不能直接利用曲线选项选取，可用链选项，另一个选项也可自己尝试一下），见图5: 图5 构面时线的选取顺序图 如选择完边界直接完成，则生成的曲面并不满足要求，因此我们必须定义边界条件，如图6左图所示。 图6 曲面边界条件定义图
复杂曲面精密加工的发展现状和趋势
复杂曲面精密加工的发展现状和趋势 摘要：随着高新技术的发展，人们对外观美学效果的需要，复杂曲面的应用也越来越广泛。但是复杂曲面的应用在应用方面仍然需要取决于力学特性和功能的需要和满足人们对产品外形的需求。复杂曲面的发展和实现，又取决于复杂曲面的设计技术和制造技术。所以我们从3个方面分别阐述它们的研究现状与发展趋势：复杂曲面设计技术，复杂曲面加工技术，复杂曲面加工设备。指出复杂曲面设计技术、加工技术及加工设备发展存在的主要问题，对其发展趋势进行科学预测。 关键词：复杂曲面精密加工装备现状趋势 一前言 随着全球经济的发展，市场竞争日趋激烈，具有复杂曲面的产品越来越多，广泛应用于模具、工具、能源、交通、航空航天、航海等领域。复杂曲面的复杂性主要体现在：许多边缘学科、高科技产品领域对产品涉及的曲面造型有很高的精度要求，以达到某些数学特征的高精度为目的；现代社会中，人们在注重产品功能的同时，对产品的外观造型提出了越来越高的要求，以追求美学效果或功能要求为目的。因此，进一步提高复杂曲面的设计和加工水平成了国内外竞相研究的焦点。 二主题 1 复杂曲面设计与加工技术的发展 1.1 复杂曲面造型技术的发展及现状 复杂曲面造型技术是计算机辅助设计和计算机图形学中最为活跃、同时也是最为关键的学科分支之一，它随着CAD/CAM技术的发展而不断完善，渐趋成熟。它主要研究在计算机图像系统的环境下对曲面的表示、设计、显示和分析，肇源于飞机、船舶的外形放样工艺。从研究领域来看，曲面造型技术已从传统的曲面表示、曲面求交和曲面拼接，扩充到曲面变形、曲面重建、曲面简化、曲面转换和曲面等距性。此外，随着工业生产的发展和需要，其他学科的技术方法被引进到计算机图形学中来，形成一种融合的趋势，出现了许多新造型方法的研究：如基于物理模型优化的曲面造型方法、基于力密度方法的曲线曲面的造型方法等。 1.2复杂曲面反求技术的发展和现状 反求技术,也称逆向技术、反向技术,是指用一定的测量手段对实物或模型进行测量,根据测量数据通过三维几何建模方法重构实物的CAD模型的过程,是一个从样品生成产品数字化信息模型,并在此基础上进行产品设计开发及生产的全过程。 随着计算机、数控和激光测量技术的飞速发展，反求技术不再是对己有产品进行简单的“复制”，其内涵与外延都发生了深刻变化，成为家电、汽车、玩具、轻工、
凸轮机构设计及运动分析
凸轮机构设计及运动分析 问题描述： 如图1所示为以对心直动尖顶盘形凸轮机构。从动杆位移s随时间变化曲线如图2所示。要求设计凸轮机构并分析从动件速度v，加速度a随时间变化的规律，及应力、应变随时间变化的规律。 任务与要求 1.设计满图2运动规律的凸轮机构；（要有设计计算步骤） 2.对所设计的机构运用ansys软件分析从动件速度、加速度随时间变化的规律； 3.查阅资料、了解所给机构的在生产、生活中的应用，说明其工作原理，并附相应的图片或视频。 凸轮机构设计及运动分析指导书
一、设计的目的 通过设计，训练学生机构设计的能力，掌握运用ANSYS Workbench进行瞬态动力学分析的方法、步骤和过程，提高学生解决实际问题的能力。 二、设计报告的主要要求 设计报告包括设计报告书Word文档和Powerpoint演示文稿两部分。 1.设计报告书内容包括目录、任务书、正文、参考文献、组员工作内容表。 (1)文档格式严格遵守设计书文档规范要求。 (2)目录必须层次清楚，并标有页码数。 (3)正文按章节编写，按照任务书要求合理安排内容，并附有参考文献。 2.Powerpoint演示文稿要求内容简洁，重点突出。 三、人员要求：1人 四、时间安排 1.布置任务、准备、查阅资料：2天； 2.机构设计及动画：6天； 3.Ansys分析：6天； 4.编写报告书、Powerpint演示文稿、验收：2天。 5.答辩。 五、成绩形成： 设计报告书：50分；答辩：50分 组内成员按实际完成工作量评定每位学生最终成绩；不参加答辩的学生没有答辩成绩。 六、参考资料：机械原理的平面机构，ansys机械工程应用精华59例
曲面建模讲解与实例
多边形建模现在被越来越多的人喜爱并使用。了解这些特性并在建模当中巧妙的使用能起到很好的效果，本教程详细的讲解曲面建模。 作者：asdf 在火星人上看到了很多人在讨论软件中的曲面建模方法，这其中包括NURBS、PATCH、SURFACE，和SUB DIVETION（细分）先介绍几个连续性的概念，需小小的高数基础，但为了让我们更好地理解曲线建模，不要畏惧它！LET’S BEGIN 某节点两端曲线在该点重合，则该点具有C0、G0级连续；该点两端曲线重合，切矢量方向相同，大小不等，称为G1级连续，该点两端曲线重合，切矢量方向相同，大小相等，称为C1级连续，如果两端曲线重合，切矢量导数方向相同，大小不等称为G2级连续，如果两端曲线重合，切矢量导数方向相同，大小相等称为C2级连续，至二阶三阶有C2、G2、C3、G3等连续方式。一般默认的NURBS（MAX中MAYA中）连续，是C23级别，控制点（CV、EP）的权重反映了切线的大小数值，而在高精度的工业设计中可应用于更高的连续级别。而把这些概念应用于BRZEIL上，我们可以看到，MAX中的BREZIL曲线可以较为自由地改变其节点连续性，将之转化成CORNER形或是BREZIL CORNER，就是C0G0级别，将之转成BEZIL 形就是两端曲线切线柄方向一致就是G1形，转成SMOOTH，因切线柄两端方向一致大小一致因此是C1形，因为都属于有理化样条曲线，所以BREZEIL和NURBS之间是可以转换的，也就是说PATCH和NURBS曲面是可以转换的，所以正像我前面说了，MAYA中NURBS面片建模的原理其实和PATCH原理极其相似，不过一般要满足四边面的拓朴关系，而PATCH也是一样的，如果出现三角面，曲面的光滑度很难控制，像是A：M和MAX中的基于样条曲建模手段，在MAX叫做SURFACE，其实也就连续性。细分是从多边形和NURBS中演生出的一种建模手段，在MAX中叫做NURMS，可以用少量的点、线、面是PATCH的快速方法，类似的方法其实用NURBS也可以实现，比如说在RHINOS中可织成曲线网，然后用三边线成面或四边线成面并要注意其子物体控制曲面的形态，并可以调整其子物体上的权重（WEIGHT）。因为是个人分析，可能有错误，希望高手斧正！
cad三维建模快捷键
MEASURE：将点对象或块按指定的间距放置ME MIRROR：创建对象的镜像副本MI MLINE：创建多重平行线ML MOVE：在指定方向上按指定距离移动对象M MSPACE：从图纸空间切换到模型空间视口MS MTEXT：创建多行文字 T、MT MVIEW：创建浮动视口和打开现有的浮动视口MV OFFSET：创建同心圆、平行线和平行曲线O OPTIONS：自定义 AutoCAD 设置 GR、OP、PR OSNAP：设置对象捕捉模式OS PAN：移动当前视口中显示的图形P PASTESPEC：插入剪贴板数据并控制数据格式PA PEDIT：编辑多段线和三维多边形网格PE PLINE：创建二维多段线PL PRINT ：将图形打印到打印设备或文件PLOT POINT：创建点对象PO POLYGON：创建闭合的等边多段线POL PREVIEW：显示打印图形的效果PRE PROPERTIES：控制现有对象的特性 CH、MO PROPERTIESCLOSE：关闭“特性”窗口PRCLOSE PSPACE：从模型空间视口切换到图纸空间PS PURGE：删除图形数据库中没有使用的命名对象，例如块或图层PU QLEADER：快速创建引线和引线注释LE QUIT：退出AutoCAD EXIT RECTANG：绘制矩形多段线REC REDRAW：刷新显示当前视口R REDRAWALL：刷新显示所有视口RA REGEN：重生成图形并刷新显示当前视口RE REGENALL：重新生成图形并刷新所有视口REA REGION：从现有对象的选择集中创建面域对象REG RENAME：修改对象名REN RENDER：创建三维线框或实体模型的具有真实感的渲染图像RR REVOLVE：绕轴旋转二维对象以创建实体REV RPREF：设置渲染系统配置RPR ROTATE：绕基点移动对象RO SCALE：在 X、Y 和 Z 方向等比例放大或缩小对象SC SCRIPT：用脚本文件执行一系列命令SCR SECTION：用剖切平面和实体截交创建面域SEC SETVAR：列出系统变量并修改变量值SET SLICE：用平面剖切一组实体SL SNAP：规定光标按指定的间距移动SN SOLID：创建二维填充多边形SO
冶金工业时代的轧钢工艺技术分析
冶金工业时代的轧钢工艺技术分析 摘要:在目前工业产业结构中，冶金轧钢生产属于十分重要的内容及组成部分， 在整个工业产业中占据重要地位。在冶金轧钢生产过程中,为能够使生产效率及生 产质量得以有效提升，需要对相关新技术进行合理应用，促使冶金轧钢生产能够 更好满足实际需求。本文就冶金轧钢生产新技术进行分析，从而为更好进行冶金 轧钢生产提供更好的技术支持，实现冶金轧钢生产产业的更好发展。 关键词:冶金轧钢;生产技术;新技术 引言 随着我国经济高速发展,建筑行业、造船业、汽车制造业等所需钢铁行业的兴旺,给冶金轧钢行业带来了新的机遇，然而，矿石原材料。冶炼成本费用的提高却 给我国钢铁行业带来了新的困难。结合我国基本国情,当前乃至今后轧钢生产要以 围绕降低生产成本、节约能源、提高轧钢质量，保证产量，开发新产品所进行的 新技术、新工艺开发为主。新技术、新工艺的研究、开发、推广和使用，可以提 高产品质量和性能，增强冶金企业的市场竞争力。本文重点分析了以节能降耗.提 高产品性能质量、生产自动化连续化为目标的冶金轧钢生产新技术。虽然我国的 粗钢产量位居世界榜首,但是精钢生产技术和产量仍处于世界落后水平，很多钢铁 企业仍停留在重产量轻质量的发展瓶颈上,中国冶金轧钢业要振兴，路仍然艰辛漫长,必须要走精细化道路。在2008年世界金融危机的爆发，也暴露出我国钢铁企 业的一些问题，高成本、高耗能、污染、附加值,严重制约了我国钢铁企业的发展。因此,开发探究轧钢新技术、新工艺是突破发展瓶颈的唯一，是钢铁企业降低成本、节约能源、提高质量、提高性能，提高产品竞争力的主要方法。 1冶金工业时代的冷轧轧钢工艺技术分析 冷轧轧钢工艺是坯材在初步经过热轧轧钢工艺加工之后，对钢材使用条件有 特殊要求，需要进一步对钢材进行加工的工艺,该工艺主要包括以下工艺流程:首 先进行冷轧工艺的润滑加工;其次进行冷轧工艺的退火处理，最后进行冷轧工艺氧 化膜处理。 1.1 冷轧工艺的润滑加工分析 加入润滑剂的加工工序，我们可以称之为润滑加工。该工序在冷轧轧钢工艺 中极为重要,润滑加工成功或者是失败，直接影响冷轧轧钢工艺钢材成晶质量是否 达标。首先需要在润滑工序进行时控制好钢材上润滑剂的油性,确保轧锟与钢材之 间具有良好润滑的效果。其次就是确保润滑剂具有优秀的冷却能力，冷却能力优 秀说明其散热效果好。可以把轧锟与钢材之间多余的热量散发掉，使钢材可以冷 轧轧钢工处于一个理想的温度环境。并且润滑剂自身具有的过滤性还可以去除掉 润滑剂中的其他杂质,防止多余杂质吸附到钢材表面,另外在冷轧轧钢工艺中使用 的润滑剂除过滤性外还需要具有一定清洁性，该工序有利于对钢材进行进一步退 火处理。 1.2冷轧工艺的退火处理分析 退火处理包括在冷轧轧钢工艺中,该工艺是冷轧轧钢工艺中重要的加工工序之一。退火处理其实质是对坯材不采用脱脂处理，直接进行退火的工艺。在普通情 况下，如果退火处理前润滑加工工序中润滑剂使用不当，就会导致钢材表面生成 大量斑点。所以进行退火处理前就要确保高品质润滑剂使用，这样可以使退火处 理工艺效果达到最佳，高品质润滑剂使用能够减少经过退火处理后钢材表面形成 的斑点数量。