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闸阀CAD/CAM系统的研究(二)

闸阀零件的参数化设计
闸阀属于多品种、多规格、系列化的产品,每种闸阀按公称压力分为不同系列,现有14、21、35、70、105、140、210、400MPa等8个系列,每一系列按传动方式、连接形式、结构形式等分为不同型号;每种型号又按口径大小分为不同规格;每种阀门的图纸都在百套以上。尽管同一类闸阀有不同系列的产品,同一系列的产品又分为不同型号,然而每一种型号的结构基本相同,只是具体尺寸不同。具体型号的闸阀,标准件占有很大比例,以355.6mm(14英寸)Z40H—150楔式闸阀为例:国标件有10件、厂标件有11件,标准件共有21件,占总零件数的75%左右,所以采用参数化造型的设计方法能很好地完成闸阀产品的设计绘图工作。
在Auto CAD R14环境下,用其二次开发语言,开发了一个可直接挂接于Auto CAD菜单树上的参数化设计模块,它采用独立于Auto CAD交互式工作环境的零件模型全参数化设计方法,模型参数之间的约束关系计算完成后,调用AutoCAD功能函数完成零件的设计与绘图工作。具体实施时,用户将图形的尺寸与一定的设计条件(或约束条件)相关联,即将图形的尺寸看作是设计条件的函数,当设计条件变化时,图形尺寸便会得到相应的更新,所以运行时只需输入少量主要参数(指决定闸阀零件图形的特征参数,图中其它尺寸关系由此参数指出),由计算机自动计算图形之间的尺寸关系的数据,自动设计并绘出图形。图2是参数化设计阀座的一个实例,图中d0是主参数即设计参数,r0为关联参数,其它参数均可根据这二个参数计算出来,设计的阀座图可利用基点和控制节点技术绘出。

图2 阀座参数化设计实例
图2 阀座参数化设计实例

数控编程与仿真
系统可以根据零件结构设计、工艺设计所提供的几何、工艺及制造信息自动进行NC程序编制,并进行加工仿真。进行数控编程时,应根据零件的特征去选取粗切削的形式。系统提供了横向粗切削循环、纵向粗切削循环、等轮廓粗切削循环三种方式,用户可根据零件的实际形状选取一种粗切削循环方式。然后系统要求用户输入存储NC程序的文件名称,系统推荐扩展名使用*.CNC。
在生成NC程序时,系统将显示出所推荐的粗加工切深和进给量以及精加工的加工余量,供现场操作人员参考,如果认为所推荐值与现场的实际情况不太符合,则可以进行修改,然后即可自动生成满足要求的零件NC程序。
NC程序生成后,需要进行加工仿真以验证NC程序的正确性和有效性。本系统是通过在毛坯上显示NC程序的走刀路线来进行刀具轨迹的检验的,实现加工前的静、动态仿真。系统提供静态轮廓、静态检查(刀补轨迹)、实时动态等三种仿真形式。
静态轮廓仿真要求操作者输入轨迹画线间隔时间和图形标尺,以控制画图的速度和尺寸;在静态轮廓仿真的基础上,如考虑了刀具半径补偿和刀具长度补偿所构成的刀具运动轨迹就是刀补轨迹的静态检查;实时动态仿真则是完全模拟实际加工过程,将加工时刀具中心运动的实际轨迹动态地显示在屏幕上。

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