广东工业大学数控课程设计说明书.docx

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1、一、课程设计的内容分析凸轮的曲线规律，设计一个软件能够用于平面凸轮的参数化绘图和生成数控加工的代码。二、课程设计的要求与数据设有凸轮如图1所示。凸轮转角t与从动件位移S的关系即凸轮轮廓的展成平面图如图2所示。要求：(1)有一个凸轮设计的友好的界面；(2)能够按照用户要求生成凸轮的曲线轮廓，对于非圆几何形状可采用直线或圆弧逼近的方式生成曲线；(3)能够生成数控代码；凸轮设计中设及的有关参数可自行设定，或参考图2中的参数。三、课程设计应完成的工作每个学生应在规定时间内，独立完成所选题目。运用VB编程语言，编写计算机软件在WNDOWS实现数控装置的计算机仿真。要求清楚地分析问题、提出算法、确定人机界

2、面、列出流程图，最后用程序验证，完成软件测试，并且提交程序说明书。对选择典型零件编程题目的学生，要求用编写计算机软件的方法解决数控过程的一-个问题。可以任选用本人熟悉的一种编程语言，要求清楚地分析问题、提出算法、列出流程图，最后用程序验证，并且提交程序说明书。四、课程设计进程安排序号设计各阶段内容地点起止日期11、布置任务，领取课程设计任务书，了解课程设计的目的、内容和要求；了解课程设计的步骤；教室第18周第20周2、理解本课程设计题目的具体内容要求，根据各自不同情况选择题目；2了解和掌握有关软件开发的知识，如VB编程、VC编程、软件工程、软件开发的常用技巧及注意事项；3调查研究，收集资料，查

3、阅文献。学生对所选题目进行论证及确定设计方案，4掌握数控结构设计要求，具体技术指标和计算要求；进行机械结构设计或者软件设计；5进行数控系统和算法的软件编程与开发，初步实现系统的基本功能6通过多个实例来验证和改进系统功能，完善软件界面7对所开发的软件程序进行标识和说明8按要求的格式编制课程设计说明书9课程设计答辩五、应收集的资料及主要参考文献1机床设计手册第三分册2廖效果.数字控制机床.武汉:华中理工大学出版社.1992.93廖效果.数控技术.武汉:湖北科学技术出版社.2000.74刘又午.数字控制机床.北京:机械工业出版社5龚浦泉.机床电气控制.重庆:重庆大学出版社6谭浩强.Basic语言结构

4、化程序设计教程.北京：中国科学技术出版社.19907杨林,李继良.Visua1BaSiC编程高手.北京:北京大学出版社.20008一组专用凸轮的计算机辅助设计.机械工程师1998,(4):p58-599凸轮曲线的快速画法.机械工程师1998,(6):p22-2310平面凸轮机构CAD系统的研究与开发.机械设计与制造2000,(5):p12-1311圆柱非圆曲线槽凸轮的数控加工.制造技术与机床2000,(8):p3412圆柱凸轮的参数化设计及数控加工.精密制造及自动化2001,11:p2813参数化凸轮轮廓转换及NC代码自动生成.机床与液压2001,6,p2931指导教师签名:基层教学单位责任人

5、签章：主管院长签章：发出任务书日期：年月日计划完成日期：年月日目录设计任务书11 .内容摘要52 引言53 .正文63.1. 凸轮设计原理63.1.1. 凸轮概述63.1.2. 凸轮廓线方程73.2. 逼近非圆曲线方法83.3. VB编程概述93.4. 算法及流程93.4.1. 凸轮算法93.4.2. 等间距直线逼近法算法143.4.3. 软件流程图153.5. 发软件介绍154 .设计总结18参考文献19附录201 .内容摘要相对应传统的凸轮加工方式，CAM技术可以更容易地对其进行加工。但是前提是程序设计人员必须对凸轮从动件的运动规律进行了解分析，才能在CAM上对其进行编制加工程序。本论文则

6、是基于这个问题，阐述通过分析凸轮的曲线规律，用ViSUaIBaSiC富级语言开发设计一个能够用于平面凸轮的参数化绘图和生成数控加工的代码的软件的过程。AbstractCorrespondingtothetraditiona1wayofCAMmachining,CAMtechno1ogymakesiteasiertocarryontheprocessing.Butthepremiseisthatprogrammershavetounderstandtheana1ysis,themovementru1eoftheCAMfo11owercanbeonCAMontheprocessingprogram

7、.Arebasedonthisprob1em,thispaperexpoundedthroughtheana1ysisofCAMcurve1awofdeve1opmentanddesignwithVisua1Basicsenior1anguageacanbeusedforp1anarCAMparameterizeddrawingandgenerateNCcodeofthesoftwareprocess.2 .引言数控机床课程设计是机电专业教学活动的一个重要的实践性环节，是对学生所学数控技术课程和其它有关课程知识和技能的一次综合性练习，旨在使之巩固、充实、系统化,并得到进一步扩展。课程设计是培养

8、学生理论联系实际、解决生产实际问题的机会。通过对数控装置的计算机仿真，使学生对数控机编程方法处理实际问题的一般步骤和具体技巧、数控装置设计及使用得到训练，提高运用所学专业知识分析问题和解决问题的能力。通过分析凸轮的曲线规律，用ViSUaIBaSiC高级语言开发设计一个能够用于平面凸轮的参数化绘图和生成数控加工的代码的软件。3 .正文3.1 凸轮设计原理3.1.1 凸轮概述凸轮是一个具有曲线轮廓或凹槽的构件。凸轮通常为主动件作等速转动，但也有作往复摆动或移动，被凸轮直接推动的构件称为推杆。凸轮机构的类型很多，常见的凸轮和推杆的形状及其运动形式的不同来分类。按形状分类可以分为盘形凸轮和圆柱凸轮；按

9、推杆形状分可以分为尖顶推杆、滚子推杆、平底推杆;根据推杆的运动形式不同,有作往复直线运动的直动推杆和作往复摆动推杆,在直动推杆中，若其轴线通过凸轮的回转轴心，则称其为对心直动推杆，否则称为偏置直动推杆。凸轮机构设计的基本任务，是根据工作要求选定合适的凸轮机构的型式、推杆的运动规律和有关的基本尺寸，然后根据选定的推杆运动规律设计出凸轮应有的轮廓曲线。推杆运动规律的选择，关系到凸轮的工作质量。如下图所示为一对心直动尖顶推杆盘形凸轮机构。图中，以凸轮的回转轴心O为圆心,以凸轮半径的最小半径r为半径所作的圆称为凸轮的基圆，r为基圆半径。图示凸轮的轮廓由AB、BC、CD及DA四段曲线组成。凸轮与推杆在A

10、点接触时，推杆处于最低位置。当凸轮沿逆时针转动时，推杆在凸轮廓线AB段的推动下，将由最低位置A被推到最高位置B,推杆运动的这一过程称为推程，而相应的凸轮转角力称为推程运动角。当推杆与凸轮廓线的BC段接触时，由于BC段为以凸轮轴心0为圆心的圆弧，所以推杆将处于最高位置而静止不动，这一过程称为远休止，与其相对应的凸轮转角金1称为远休止角。当推杆与凸轮廓线的CD段接触时，它又由最高位置回到最低位置，这一过程称为回程，相应的凸轮转角6。称为回程运动角。最后当推杆与凸轮廓线DA段接触时，由于DA段为以凸轮轴心。为圆心的圆弧，所以推杆将在最低位置静止不动，这一过程称为近休止，相应的凸轮转角幅2称为近休止角

11、。凸轮再继续转动时，推杆又重复上述过程。凸轮的设计方法主要有作图法和解析法两种。无论是采用作图法还是解析法设计凸轮轮廓曲线，所依据的基本原理都是反转法原理。下面就对此原理加以介绍。当凸轮以角速度w绕轴0转动时，推杆在凸轮的推动下实现预期的运动。现设想给整个凸轮机构加上一个公共角速-w,使其绕轴心0转动。这时凸轮与推杆之间的相对运动并未改变，但此时凸轮将静止不动，而推杆则一方面随其导轨以角速度-W绕轴心O转动,一方面又在导轨内作预期的往复移动。这样，推杆在这种复合运动中，其尖顶的运动轨迹即为凸轮轮廓曲线。根据上述分析，在设计凸轮廓线时，可假设凸轮静止不动，而使推杆相对于凸轮作反转运动；同时又在其

12、导轨内作预期运动，作出推杆在这种复合运动中的一系列位置，则其尖顶的轨迹就是所要求的凸轮廓线。这就是凸轮廓线设计方法的反转法原理。推杆的运动规律运动规律推程运动方程回程运动方程速运动s-h0s=h八-B/So)等加速运动s=2h?I玳s=h-2h2等减速运动s=h2h(0)2/6：s=2h(o-)2正弦加速度运动s=力Kb/0)-sin(2/2)/(21)S=-(3bo)-sin(2bo)(2乃)J余弦加速度运动5=1-cos(/J0)/2s=1-CoS(乃5/a)/23.1 .2凸轮廓线方程(1)通过对推杆运动规律的分析，我们可以得到推杆位移与凸轮转角的关系，即有了方程s=()0但要绘出凸轮的

13、廓线，需要廓线上各点的坐标。为此，需采用解析法来求廓线上各点的坐标。所谓用解析法设计凸轮廓线，就是根据工作所要求的从动件的运动规律和已知的机构参数，求出凸轮廓线的方程，并精确地计算出凸轮廓线上各点的坐标值。理论廓线方程本论文只讨论对心移动从动件，由于e=0,S0=rb,故理论廓线方程可写成X=(+s)sin5y=(rh+s)cos5(2)实际廓线方程理论廓线方程只能求出尖顶推杆廓线，但实际生产中，更多的是需要滚子推杆，因此,我们更需要知道实际廓线方程。如前所述，在滚子从动件盘形凸轮机构中，凸轮的实际廓线是以理论廓线上各点为圆心、作一系列滚子圆，然后作该圆族的包络线得到的。因此，实际廓线与理论廓

14、线在法线方向上处处等距，该距离均等于滚子半径4。所以，如果已知理论廓线上任一点的坐标(X,y)时，只要沿理论廓线在该点的法线方向取距离为，即可得到实际廓线上相应点的坐标值(x,yX=X+rCOSy=y+rrsin此即为凸轮的工作廓线方程式。式中“一”用于内等距曲线，“+”号用于外等距曲线。运用上述的凸轮基本原理及运动规律,可以设计相关的算法来用计算实现画参数化的凸轮，需要知道的参数分别有：基圆半径r,升程h,推程运动角金，回程运动角S。,远休止角幅,近休止角及推程、回程的运动曲线。3.2 逼近非圆曲线方法数控系统一般都只有直线和圆弧插补的功能，对于非圆曲线轮廓，只有用直线或圆弧去逼近它，此方法

15、同样适用于本程序的凸轮绘制。在数控编程的学习中，我们己学习过几种非圆曲线逼近的方法：1）等弦长直线逼近法等弦长法就是使所有逼近直线段长度相等，如图所示。由于零件轮廓曲线y=f（X）的曲率各处不等，因此首先应求出该曲线的最小曲率半径由Ri及允确定允许的步长1,然后从曲线起点a开始，按等步长1依次截取曲线，得b、Cnd、点，则ab=bc=1即为所求各直线段。此种方法比等间距法的程序段数少一些。但当曲线曲率半径变化较大时，所求节点数将增多,所以，此法适用于曲率变化不大的情况。2）等误差直线逼近法等误差法是使逼近线段的误差相等，y且等于5允，所以此法较上两种方法合理，特别适合曲率变化较大的复杂曲线轮廓。如右图所示。3）圆弧逼近法用圆弧逼近非圆曲线，目前常用的算法有曲率圆法、三点圆法和相切圆法等。三点圆法是在等误差直线段逼近求出各节点的基础上，通过连续三点作圆弧，并求出圆心点的坐标或圆的半径。4)等间距直线逼近法等间距直线逼近法是使每一个程序段中的某一个坐标的增