基于CAD/CAM的偏心盘形凸轮设计与加工

0 前言

    某厂需要生产一种凸轮零件，其偏心距e=10mm，基圆半径r=50mm，凸轮匀速旋转。机构在运动过程中的运动规律为：当凸轮转过90°时，从动件等速上升30mm；凸轮继续转过60°推杆停止不动，凸轮再继续转过90°时，推杆等速下降30mm；最后，凸轮转过所余下120°时，推杆又停止不动。从动件重复着升-停-降-停的动作。根据从动件的运动规律，作从动件的行程曲线如图1，其中h=30mm。

    图1 从动件的行程曲线

1 偏心盘形凸轮设计

    1.1 偏心盘形凸轮设计基础

    要设计某一直动从动件偏心盘形凸轮。已知凸轮的偏心距e，基圆半径r，从动件的位移

    式中φ——凸轮转过的角度。

    图2为反转法求解凸轮轮廓曲线的图示。当凸轮固定，反向转动从动件，当从动件转过0角时，从A点来到了A＇点，偏心距e=OC=OC＇，基圆半径r=AO，对应于从动件的位移S=f(φ)=f(θ)=A＇B＇，A＇点的轨迹即是凸轮的轮廓曲线。根据勾股定理可知

     则

    图2 反转法求解凸轮轮廓曲线图示

    1.2 利用Pro/E进行凸轮设计

    OA，的表达式是求出来了，但是在表达式中有f(θ)这一项，不同的θ就对于不同的f(θ)值，用常规的设计方法是很难做到的。一般的凸轮设计都要根据凸轮的各个阶段的行程曲线找出各个阶段的行程方程，而推程阶段、远休止阶段、回程阶段、近休止阶段的方程又各不相同，这也增加了设计的难度。

    Pro/E软件提供的graph曲线功能可以提供帮助。graph曲线的实质是一种函数关系，可以用一个曲线来表达2个变量的关系，不需要区分推程或回程等阶段的方程式，只要知道各阶段的行程曲线，就可以将曲线的值直接赋给要驱动的尺寸，大大方便设计。

    (1)将从动件运动曲线绘制成graph曲线

    新建Pro/E文件，并选择公制模板。依次选取主菜单中的“插入”，“模型基准”，“图形”，为新建的gragh曲线命名为“tulun”（不能用中文名），进入草绘状态。创建坐标系，并沿坐标系的X、Y轴分别创建2条中心线．X轴对应于凸轮的角度变量，其变量区间为(0，360)，y轴对应于从动件的位移，其变量区间为(0，30)，注意每一个X只能对应一个Y。绘制好图1所示的graph曲线，其中π取180°。

    (2)利用可变截面扫描命令创建凸轮