AutoCAD靠模輪廓曲線設(shè)計

2013-07-16 by:廣州cad教學(xué)中心來源:仿真在線

1 引言

某型號柴油機的機油泵泵體結(jié)構(gòu)簡圖,為保證機油泵的密封性,泵體端面設(shè)有回油槽,其形狀呈桃型。利用普通車床附加一套機械靠模裝置可進(jìn)行回油槽的仿形車削。靠模串裝在機床主軸端部,工件以左端臺階外圓φ565f6mm和φ9H曲孔定位在靠模端面,靠模與工件同軸作等速轉(zhuǎn)動,滾輪通過支承固定在刀架上,靠模與工件的回轉(zhuǎn)中心、車刀刀尖及滾輪軸心三點在一條水平直線上,并且車刀刀尖與滾輪軸心之間的距離為一定值。將車床的橫向進(jìn)給絲桿與螺母脫開,借助拉力彈簧力使?jié)L輪始終壓在靠模上。隨著主軸旋轉(zhuǎn),靠模與滾輪接觸點徑向發(fā)生變化,滾輪就會帶動中溜板橫向移動,從而使固定在刀架上的車刀橫向移動,再加上車刀縱向進(jìn)給,就可以車削出泵體上的回油槽。

靠模輪廓曲線設(shè)計是靠模裝置設(shè)計的主要內(nèi)容。設(shè)計靠模輪廓曲線通常用作圖法(即反轉(zhuǎn)法)和解析法。作圖法原理簡單,但是精度不高。本文利用解析法推導(dǎo)出的靠模理論輪廓線方程式,計算出滾輪中心在任意位置的坐標(biāo),在AutoCAD中精確繪出靠模輪廓曲線。

2 靠模輪廓曲線方程式的建立

根據(jù)靠模工作原理,簡化有關(guān)參數(shù),可推導(dǎo)出滾輪中心的運動軌跡方程式,即靠模理論輪廓曲線方程式。選靠模的實際基圓半徑為100mm,滾輪直接選用208深溝球軸承,其直徑為35mm。因此,靠模理論基圓為117.5mm。滾輪中心G點與車刀刀尖K點之間距離為一常數(shù),其值為117.5-26=91.5mm。

建立直角坐標(biāo)系,G0點為靠模輪廓曲線的起始點,當(dāng)靠模轉(zhuǎn)過角度θ時,滾子中心位于G點。

回油槽bc段直角坐標(biāo)方程,y=-1.67x+50.61,將其轉(zhuǎn)換成極坐標(biāo)方程可得

因此對應(yīng)于回油槽bc段的靠模理論輪廓線參數(shù)方程為

回油槽cd段直角坐標(biāo)方程石x2+(y-37)2=72,將其轉(zhuǎn)換成極坐標(biāo)方程可得

因此對應(yīng)于cd段的靠模理論輪廓線參數(shù)方程為

3 在AutoCAD中繪制靠模輪廓曲線

3.1 在Excel中計算輪廓線各點的坐標(biāo)值

在Excel中列表,輸入靠模理論輪廓曲線參數(shù)方程,利用其快速計算功能獲得靠模輪廓曲線上各點的坐標(biāo)值。

以對應(yīng)回油槽bc段靠模理論輪廓線各點坐標(biāo)計算為例,說明其計算過程。

(1)在Excel中A列第1行A1中輸入“轉(zhuǎn)角θ”,A2中輸入“30.9”,為精確起見,轉(zhuǎn)角θ按步長1°遞增至80.9,最后1行A53直接輸入“81.58”。

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

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

(4)在D1中輸入“X,Y”,D2中輸入“=B2&“,”&C2”。

在(2)、(3)、(4)中,利用EXCEL自動充填功能,將B1、C1、D1內(nèi)公式自動充填至所在各列。

3.2 用AutoCAD繪制靠模輪廓曲線

靠模輪廓曲線在AutoCAD中的繪制采用“以直代曲”的原理,在AutoCAD中設(shè)置用戶坐標(biāo)系的坐標(biāo)原點為基圓圓心,利用多段線或樣條曲線命令的連續(xù)輸入點的特點,將Excel中計算生成的輪廓坐標(biāo)數(shù)據(jù)利用剪貼板的形式輸入AutoCAD命令行中,回車后就可以在AutoCAD中快速生成輪廓曲線。

(1)將Excel表D列中的坐標(biāo)復(fù)制到剪貼板。

(2)打開AutoCAD,選擇“多段線(pline)”命令,提示輸入點時粘貼即可。

(3)選擇“編輯多段線(pedit)”命令,按后選擇“擬合(F)”,將多段線進(jìn)行光滑處理。
按上述方法,分別繪制出靠模理論輪廓曲線BC段和CD段,由于靠模外形呈對稱結(jié)構(gòu),故可使用AutoCAD的“鏡像”功能,繪制出靠模輪廓曲線BC和CD段對于y軸的對稱部分。靠模理論輪廓的基圓部分可直接繪出,這樣就完成了靠模理論輪廓曲線的繪制。

3.3 靠模實際輪廓曲線的創(chuàng)建

按照上述方法繪制曲線時要注意,靠模理論輪廓曲線方程中的基圓半徑不足靠模真正工作曲線的基圓半徑,而是理論輪廓曲線基圓半徑。當(dāng)理論輪廓曲線繪制完畢后,將其用創(chuàng)建邊界命令轉(zhuǎn)換成邊界曲線,最后將該邊界曲線用偏移命令向內(nèi)偏移,距離為滾子半徑17.5mm,即得到靠模的實際輪廓曲線。

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