ug环境下复杂刀具三维参数化建模研究

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1、UG环境下复杂刀具三维参数化建模研究UG环境下复杂刀具三维参数化建模研究27吴占阳侯忠滨谌祖辉西北工业大学摘要:通过对矩形花键滚刀三维参数化建模过程的分析,提出了将特征参数化和草图参数化结合进行三维建模的方法.借助表达式工具建立齿型曲线,利用草图功能绘制完整齿廓,并通过布尔运算生成刀具实体,实现了复杂刀具的参数化三维建模.关键词:复杂刀具,UG,参数化,三维建模,草图曲线,特征Studyon3DParametricMoldingofComplicatedToolBasedonUGWuZhanyang

2、HouZhongbinChenZuhuiAbstract:Byanalyzingthe3Dparametricmoldingprocessoftherecta理arflower-keyslotrollingtool,the3Dmoldingmethodofcombiningparametricfeatureswithparametricsketchisputforward.Therolling-tooltoothCLII-,Cesaregeneratedbyex.pressiontool,theco

3、mpleteteetharedrawnbymeail$ofsketchfunction,andthe3Dtoolmoldiscreatedthroughbooloperafion.tIle3Dparametricmoldingofthecomplicatedtoolisrealized.Keywords:complicatedtool,UG,parametric,3Dmolding,sketchCllrve,feature1前言随着机械制造业向小批量,多样化模式的转变,齿轮滚刀,花键轴滚刀等复杂刀具

4、在生产中的作用13益显着.这类刀具线形复杂,一般不是圆弧,直线等常规曲线,建模过程中坐标系需做较多变换.UG具有功能强大的三维绘图功能,并具备基于特征和草图的参数化功能,能精确描述任何几何形体,是理想的三维建模工具.uG的"扫描成型法"[1]是实现复杂型面建模的有效途径,但对于复杂刀具的完全参数化,还需与其它方法进行结合.本文以矩形花键滚刀为例,对UG环境下的复杂刀具三维参数化建模方法进行研究.2矩形花键滚刀几何特征分析矩形花键滚刀由齿形结构和刀体结构两大部分组成.刀体结构是规则几何体,可利用UG的

5、实体特征造型实现参数化,难点在于齿形结构的参数化.这里首先对其齿形结构进行分析._,,_,3—f广一.//厂_1.......一图1花键滚刀法向齿形收稿13期:2OO5年5月圈2变换坐标后的滚刀法向齿形图3建模时的滚刀法向齿形图1,图2,图3均为矩形花键滚刀的法向齿形,横坐标为节线(节圆)位置,A点为啮合角最大位置一,点为啮合角~zmin最小位置.根据图1所示,在该坐标系下,齿形曲线1方程为[]=[(口一),)一(sina—sinT)COSOI],,rt(sina—sin7)sina式中r——矩形

6、花键滚刀节圆半径——滚刀啮合角,其啮合范围是a≤a≤),——刀具节圆齿形角实际建模时,由于齿形曲线具有对称性,为便于在UG中用方程表达式描述规律曲线,将坐标系变为图2所示位置.此时齿形曲线1方程为=,[(口一y)一(sina—sinT)CO$0/]一S0/2(1)),rsina—siny)sina(2)齿形曲线2方程为28Y=r(sin一一siny)sina,~(n为_{4点位置的啮合角)(3)=r[(O/max一),)一(sin一siny)cosa.~]一Sn0/2≤=一[r((max一),)一(

7、8in一sin$)cosa,.~)]+S0/2(4)齿形曲线3方程为=一[r((—y)一sina—siny)C080t)]+S0/2(5)y=rsina—sin7)sina(6)尽管曲线1,3具有对称性,但为了顺利实现参数化,仍将曲线3的方程单独列出,而不借助UG的镜像功能得到曲线3.在利用规律曲线建立齿形模型时,需用UG的"扫掠"功能将齿形曲线变为封闭的(见图3).曲线4,5,6是规则曲线直线,无需建立方程式,通过UG的草图功能即可实现其参数化.3齿形参数化建模3.1生成螺旋线矩形花键轴滚刀一般是

8、单头滚刀,由法向齿形绕一螺旋线(右旋)扫掠生成齿廓.螺旋线在分度圆(节圆)上,通过UG的"螺旋线"功能很容易实现,UG自动建立其相关表达式.3.2齿形曲线的绘制UG环境下建模的参数以表达式存储,且表达式之问能建立参数之间的关系,是参数化设计的重要工具3J.在实际建模过程中发现,通过UG的"规律曲线"功能生成的齿形曲线,无论是在"建模(绘图)"还是在"草图"环境下,通过"镜像"得到对称曲线后,对称曲线并不能随源曲线实现同步参数驱动.即源曲线变化后,对称曲线仍保持不变.这