Размещено на http://www.allbest.ru/

Программа компьютерного моделирования процесса формообразования зубчатых колес методом обкатки инструментальной рейкой и долбяком

1. ФУНКЦИОНАЛЬНОЕ НАЗНАЧЕНИЕ ПРОГРАММЫ, ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ, ОГРАНИЧЕНИЯ

Обеспечение требований точности профилирования поверхностей таких деталей, как зубчатые колеса, шлицевые валики, звездочки цепных передач и т.п. во многом определяется формой режущей части применяемого инструмента. Поэтому одним из важных элементов процесса проектирования режущего инструмента является конструирование его формообразующей поверхности. Решению этой задачи посвящено большое количество работ [1], [2]. Во многих из них для выполнения расчета требуется вывод соответствующих зависимостей применительно к различным исходным данным. Часто такие зависимости имеют форму трансцендентных уравнений. Для их решения используют численные методы. Все это усложняет процесс профилирования инструмента.

Кроме того, во многих случаях профиль детали состоит не только из участков, полученных огибанием соответствующих участков инструмента, но и переходных кривых, линий подрезов. В этих случаях процесс профилирования носит итеративный характер. При этом на отдельных этапах проектирования осуществляется проверка полученных результатов графическими или аналитическими методами. Это также усложняет процесс профилирования.

Современные средства компьютерной графики, предоставляя возможность моделирования процесса формообразования, позволяют исследовать влияния различных параметров инструмента на форму профиля детали и наоборот.

Предлагаемая программа на базе САПР Autodesk AutoCAD выполняет в автоматизированном режиме профилирование обкаточного инструмента для обработки зубчатых колес. Решается и обратная задача - профилирование зубчатого колеса по заданному инструменту.

В основу компьютерного моделирования процесса формообразования зубчатого колеса положен контур инструментальной рейки (рис.1).

Рис.1 - Контур инструментальной рейки

На его основе профиль инструментальной рейки. Профиль зуба колеса является огибающей семейства профилей рейки. Это семейство образуется в результате качения центроиды рейки (прямой) по центроиде колеса (окружности) (рис. 2).

Уравнения семейства будут иметь вид

(1)

где и - уравнения профиля рейки, - параметр семейства, - радиус центроиды колеса.

Рис.2 - Положение центроид рейки и колеса

Эти уравнения являются основой для определения уравнения связи параметра семейства и параметра профиля рейки для получения профиля колеса аналитическим методом. режущий моделирование программа

В разработанной программе относительное движение рейки задается с помощью методов САПР Autodesk AutoCAD в следующей последовательности:

1) графический объект (профиль рейки) поворачивается вокруг точки О на угол (рис. 2) (величина приращения угла для задания множества профилей рейки, параметр резания, задается конструктором);

2) графический объект сдвигается параллельно вектору на величину .

В предлагаемой программе этот алгоритм, а также булевы операции САПР Autodesk AutoCAD, позволяют построить профиль зуба колеса без вывода дополнительных зависимостей. При этом форма профиля является реальной, а точность ее построения зависит от значения приращения параметра резания.

Профиль зуба долбяка является огибающей семейства профилей зуба колеса. Это семейство образуется в результате качения центроиды колеса (окружности) по центроиде колеса (окружности) (рис. 3).

Рис.3 - Относительные положения центроид колеса и долбяка

Уравнения семейства будут иметь вид

(2)

где и - уравнения профиля зуба колеса; - параметр семейства, а ;- радиус центроиды долбяка.

Эти уравнения являются основой для определения уравнения связи параметра семейства и параметра профиля зуба колеса и в дальнейшем для получения профиля долбяка.

В разработанной программе не требуется знания уравнения профиля колеса. Для компьютерного моделирования процесса профилирования долбяка исходными данными являются полученный профиль и закон его относительного движения. Этот закон задается с помощью методов САПР Autodesk AutoCAD в следующей последовательности:

1) объект (профиль зуба колеса) поворачивается вокруг точки на угол (рис. 3) (величина приращения угла для задания множества профилей зуба колеса задается конструктором);

2) объект в новом положении поворачивается вокруг точки на угол .

Зависимости (1) и (2), и приведенные выше алгоритмы, их реализации средствами САПР Autodesk AutoCAD, явились основой для разработки программы компьютерного моделирования процесса формообразования зубчатых колес методом обкатки инструментальной рейкой и долбяком. Эта программа представлена следующими подпрограммами:

1) подпрограмма построения профиля зуба инструментальной рейки;

2) подпрограмма моделирования формообразования профиля зуба колеса по профилю рейки;

3) подпрограмма моделирования формообразования профиля зуба долбяка по профилю колеса.

При запуске программы каждая подпрограмма выполняется последовательно с запросом между выполнениями подпрограмм на выполнение.

Подпрограмма построения профиля зуба инструментальной рейки.

Выполнение подпрограммы построения профиля зуба инструментальной рейки начинается с загрузки диалогового окна «Профиль зуба инструментальной рейки» (рис.4).

Рис.4 - Диалоговое окно «Профиль зуба инструментальной рейки»

В диалоговом окне задаются параметры построения профиля: обозначение, модуль, число зубьев, угол зацепления.

Обрабатываемые исключения значений параметров построения профиля приведены в таблица 1.

Таблица 1 - Обрабатываемые исключения значений параметров

В диалоговом окне реализована возможность сохранения во внешнем текстовом файле, с расширением lth, параметров профиля зуба инструментальной рейки, реализована возможность загрузки параметров профиля зуба инструментальной рейки посредством открытия lth-файла.

Для наглядности и удобства диалоговое окно содержит слайд образца профиля зуба инструментальной рейки и текстовое не редактируемое поле, отражающее путь сохранения lth-файла параметров профиля зуба инструментальной рейки, а также кнопку «Новый», по нажатию которой, выполняется обновление параметров в соответствии с профилем зуба инструментальной рейки «Исходный».

По умолчанию, при первом запуске подпрограммы, в диалоговое окно загружаются параметры профиля зуба инструментальной рейки «Исходный».

При последующем запуске подпрограммы в любом открытом документе САПР Autodesk AutoCAD текущего сеанса в качестве исходных параметров профиля зуба инструментальной рейки будут использоваться параметры последнего построенного или сохраненного профиля.

При первом сохранении, нажатии на кнопку «Сохранить» диалогового окна, параметров реечного контура путь сохранения lth-файла будет соответствовать значению системной переменной САПР Autodesk AutoCAD «DWGPREFIX» (сохраняет путь к рисунку).

При последующем запуске подпрограммы и сохранении параметров профиля зуба инструментальной рейки в любом открытом документе САПР Autodesk AutoCAD текущего сеанса путь сохранения lth-файла будет соответствовать последнему пути сохранения параметров профиля зуба инструментальной рейки.

Итогом работы подпрограммы является графическое построение в САПР Autodesk AutoCAD профиля зуба инструментальной рейки (рис. 5).

Рис. 5 - Результат работы подпрограммы построения профиля зуба инструментальной рейки

Подпрограмма моделирования формообразования профиля зуба колеса по профилю рейки.

Выполнение подпрограммы моделирования формообразования профиля зуба колеса по профилю рейки начинается с загрузки диалогового окна «Профиль зуба колеса» (рис. 6).

Рис.6 - Диалоговое окно «Профиль зуба колеса»

В диалоговом окне задаются параметры моделирования профиля зуба колеса: начальный угол поворота рейки, конечный угол поворота рейки, угол подачи резания рейки, смещение рейки.

Параметры, начальный радиус и радиус заготовки, являются не редактируемыми, поскольку вычисляются из исходных параметров подпрограммы построения профиля зуба инструментальной рейки.

Обрабатываемые исключения значений параметров моделирования приведены в таблица 2.

Таблица 2 - Обрабатываемые исключения значений параметров

По умолчанию, при первом запуске подпрограммы в диалоговое окно загружаются исходные параметры моделирования.

При последующем запуске подпрограммы в любом открытом документе САПР Autodesk AutoCAD текущего сеанса в качестве исходных параметров моделирования профиля зуба колеса будут использоваться параметры последнего смоделированного профиля зуба колеса.

Итогом работы подпрограммы является графическое моделирование в САПР Autodesk AutoCAD профиля зуба колеса (рис. 7, 8).

Рис. 7 - Процесс моделирования профиля зуба колеса

Рис. 8 - Результат работы подпрограммы моделирования формообразования профиля зуба колеса по профилю рейки

Подпрограмма моделирования формообразования профиля зуба долбяка по профилю колеса.

Выполнение подпрограммы моделирования формообразования зуба долбяка по профилю колеса начинается с загрузки диалогового окна «Профиль зуба долбяка» (рис. 9).

Рис.9- Диалоговое окно «Профиль зуба долбяка»

В диалоговом окне задаются параметры моделирования профиля зуба долбяка: начальный радиус долбяка, радиус заготовки, начальный угол поворота колеса, конечный угол поворота колеса, угол подачи резания колеса.

Начальный радиус колеса является не редактируемым, поскольку вычисляется из исходных параметров в подпрограмме моделирования профиля зуба колеса по профилю рейки.

Обрабатываемые исключения значений параметров моделирования приведены в таблица 3.

Таблица 3 - Обрабатываемые исключения значений параметров

По умолчанию, при первом запуске подпрограммы, в диалоговое окно загружаются исходные параметры моделирования.

При последующем запуске подпрограммы в любом открытом документе САПР Autodesk AutoCAD текущего сеанса в качестве исходных параметров моделирования формообразования зуба долбяка будут использоваться параметры последнего смоделированного зуба колеса.

Итогом работы подпрограммы является графическое моделирование процесса формообразования зуба долбяка в САПР Autodesk AutoCAD (рис.10, 11).

Рис. 10 - Процесс моделирования формообразования профиля зуба долбяка

Рис. 11- Результат работы подпрограммы моделирования формообразования профиля зуба долбяка по профилю колеса

При необходимости конструктор может целенаправленно, внося изменения в форму профиля инструмента (редактировать форму профиля средствами САПР Autodesk AutoCAD) и параметры установки изделия относительно инструмента, обеспечить необходимые технологические параметры профиля зубчатого колеса. В процессе моделирования формообразования получается реальный профиль инструмента или изделия. Точность его моделирования практически определяется значением приращения параметра резания - . На рис.12, 13 видна существенная разница формы профилей зуба колеса в зависимости. Следовательно на этапе моделирования конструктор может целенаправленно задавать параметры станочного зацепления.

Рис.12 - Смоделированный профиль зуба долбяка по профилю колеса при значении приращения угла подачи резания равному .

Рис.13 - Смоделированный профиль зуба долбяка по профилю колеса при значении приращения угла подачи резания равному .

2. ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА

Функции программы написаны на языке программирования Visual LISP, диалоговые окна на языке программирования DCL (Dialog Control Language) [3], [4].

Программа разработана с учетом технологии ActiveX Automation объектной модели САПР Autodesk AutoCAD, и является работоспособной под управлением САПР Autodesk AutoCAD, начиная от 2000 до 2009 версию САПР Autodesk AutoCAD.

В конечном, компилированном, виде приложение представлено двумя файлами: единый компилированный файл приложения САПР Autodesk AutoCAD с расширением VLX и файл слайд с расширением SLD.

Библиографический список

1. Лашнев С.И., Юликов М.И. Расчет и конструирование металлорежущих инструментов с применением ЭВМ. М.: Машиностроение, 1975. 392 с.

2. Ляшков А.А. Об одном семействе линий. /Сучаснi проблеми геометричного моделювания, Частина 1.36, МВС Украiни, 1998, Украiнською та Росiйскою мовами, с. 127-130.

3. Полещук Н.Н. AutoCAD: разработка приложений и адаптация. - Спб.: БХВ-Петербург, 2006.- 974 с.

4. Stein D. The Visual Lisp Developers Bible - 2003 Edition. - Электронное издание, 2003.-183 с.

Размещено на Allbest.ru