AutoCAD靠模轮廓曲线设计

2013-07-16 by:广州cad教学中心来源:仿真在线

AutoCAD靠模轮廓曲线设计

1 引言

某型号柴油机的机油泵泵体结构简图,为保证机油泵的密封性,泵体端面设有回油槽,其形状呈桃型。利用普通车床附加一套机械靠模装置可进行回油槽的仿形车削。靠模串装在机床主轴端部,工件以左端台阶外圆φ565f6mm和φ9H曲孔定位在靠模端面,靠模与工件同轴作等速转动,滚轮通过支承固定在刀架上,靠模与工件的回转中心、车刀刀尖及滚轮轴心三点在一条水平直线上,并且车刀刀尖与滚轮轴心之间的距离为一定值。将车床的横向进给丝杆与螺母脱开,借助拉力弹簧力使滚轮始终压在靠模上。随着主轴旋转,靠模与滚轮接触点径向发生变化,滚轮就会带动中溜板横向移动,从而使固定在刀架上的车刀横向移动,再加上车刀纵向进给,就可以车削出泵体上的回油槽。

靠模轮廓曲线设计是靠模装置设计的主要内容。设计靠模轮廓曲线通常用作图法(即反转法)和解析法。作图法原理简单,但是精度不高。本文利用解析法推导出的靠模理论轮廓线方程式,计算出滚轮中心在任意位置的坐标,在AutoCAD中精确绘出靠模轮廓曲线。

2 靠模轮廓曲线方程式的建立

根据靠模工作原理,简化有关参数,可推导出滚轮中心的运动轨迹方程式,即靠模理论轮廓曲线方程式。选靠模的实际基圆半径为100mm,滚轮直接选用208深沟球轴承,其直径为35mm。因此,靠模理论基圆为117.5mm。滚轮中心G点与车刀刀尖K点之间距离为一常数,其值为117.5-26=91.5mm。

建立直角坐标系,G0点为靠模轮廓曲线的起始点,当靠模转过角度θ时,滚子中心位于G点。

回油槽bc段直角坐标方程,y=-1.67x+50.61,将其转换成极坐标方程可得

因此对应于回油槽bc段的靠模理论轮廓线参数方程为

回油槽cd段直角坐标方程石x2+(y-37)2=72,将其转换成极坐标方程可得

因此对应于cd段的靠模理论轮廓线参数方程为

3 在AutoCAD中绘制靠模轮廓曲线

3.1 在Excel中计算轮廓线各点的坐标值

在Excel中列表,输入靠模理论轮廓曲线参数方程,利用其快速计算功能获得靠模轮廓曲线上各点的坐标值。

以对应回油槽bc段靠模理论轮廓线各点坐标计算为例,说明其计算过程。

(1)在Excel中A列第1行A1中输入“转角θ”,A2中输入“30.9”,为精确起见,转角θ按步长1°递增至80.9,最后1行A53直接输入“81.58”。

(2)在B1中输入“X”,B2中输入“=(91.5+50.61/(SIN(A2*PI()/180)+1.67*COS(A2*PI()/180)))*COS(A2*PI()/180)”。

(3)在C1中输入“Y”,C2中输入“=(91.5+50.61/(SIN(A2*PI()/180)+1.67*COS(A2*PI()/180)))*SIN(A2*PI()/180)”。

(4)在D1中输入“X,Y”,D2中输入“=B2&“,”&C2”。

在(2)、(3)、(4)中,利用EXCEL自动充填功能,将B1、C1、D1内公式自动充填至所在各列。

3.2 用AutoCAD绘制靠模轮廓曲线

靠模轮廓曲线在AutoCAD中的绘制采用“以直代曲”的原理,在AutoCAD中设置用户坐标系的坐标原点为基圆圆心,利用多段线或样条曲线命令的连续输入点的特点,将Excel中计算生成的轮廓坐标数据利用剪贴板的形式输入AutoCAD命令行中,回车后就可以在AutoCAD中快速生成轮廓曲线。

(1)将Excel表D列中的坐标复制到剪贴板。

(2)打开AutoCAD,选择“多段线(pline)”命令,提示输入点时粘贴即可。

(3)选择“编辑多段线(pedit)”命令,按后选择“拟合(F)”,将多段线进行光滑处理。
按上述方法,分别绘制出靠模理论轮廓曲线BC段和CD段,由于靠模外形呈对称结构,故可使用AutoCAD的“镜像”功能,绘制出靠模轮廓曲线BC和CD段对于y轴的对称部分。靠模理论轮廓的基圆部分可直接绘出,这样就完成了靠模理论轮廓曲线的绘制。

3.3 靠模实际轮廓曲线的创建

按照上述方法绘制曲线时要注意,靠模理论轮廓曲线方程中的基圆半径不足靠模真正工作曲线的基圆半径,而是理论轮廓曲线基圆半径。当理论轮廓曲线绘制完毕后,将其用创建边界命令转换成边界曲线,最后将该边界曲线用偏移命令向内偏移,距离为滚子半径17.5mm,即得到靠模的实际轮廓曲线。

开放分享：优质有限元技术文章,助你自学成才