（机械设计及理论专业论文）曲轴圆角滚压数控系统研究及基于solidworks的运动仿真.pdf

摘要 论文题目：曲轴圆角滚压数控系统研究及基 于 solidworks 的运动仿真 学科名称：机械设计及理论 论文作者：宋小军 （签名） 指导教师：薛 隆 泉（教授） （签名） 答辩时间：2004 年 3 月 摘摘 要要 曲轴圆角滚压强化工艺是目前最为理想的圆角表面强化方法，该方法不仅能够显著提高 曲轴的疲劳寿命，而且，在参数选择合理、润滑条件良好的前提下，可获得较好的表面加工 质量。经滚压加工后的圆角不必精磨，就可以满足表面质量要求，从而有利于提高生产率和 降低加工成本。本论文主要工作有： 在探讨滚压加工机理及滚压力加载模式的基础上，根据已有的滚压工艺参数完成了 n4850q 曲轴圆角滚压专用机床数控系统设计，对其数控方法进行了研究，拟定了曲轴加工程 序单。 根据数控系统方案，完成了硬件系统的设计与选型。包括伺服电机计算机系统（伺 服器、伺服电机、两轴和四轴运动控制卡） 、电涡流位移传感器、数字 i/o 卡。 在运动控制卡、数字 i/o 卡提供的编程接口上，用 vc+开发了基于 windows 操作系统下 的应用程序，包括应用程序界面设计、i/o 功能的实现、闭环控制算法的实现。 最后， 利用 solidworks 软件建立曲轴和滚压刀具的三维模型。 然后， 用 vc+对 solidworks 进行二次开发，对加工过程进行动态仿真。 本论文完成了 n4850q 曲轴滚压专用机床数控系统总体设计，设计出了数控系统的软、硬 件，实现了曲轴的滚压加工和加工过程的仿真。 关键词关键词：滚压 滚压力 加载模式 数控 仿真 solidworks abstract the design of the numerical control system for cranshaft chamfer rolling and tthe imitation of movement base on the softwaresolidworks speciality：mechanism design and theory candidate：xiaojun song signature： supervisor：longquan xue signature： answer date：mar.2004 abstract abstract the rolling process for strengthening crankshaft chamfer is the best way to strengthen the surface of crankshaft chamfer at the present time. by this way, the fatigue life-span of crankshaft would increase obviously, furthermore, the good quality of surface can be accepted after the rolling process if the choused parameters are rational and the lubrication is good, the rolling chamfer can meet to the require of the surface quality and does not need to be ground finely, thus, this process is propitious to enhance the productivity and reduce the final cost .the main work of this paper as follows： on the base of research of mechanism of rolling and loading-mode of rolling， according to the roll process，we design the numerical control system of rolling， study the numerical control plan and study out the procesure list。 according to the blue print of numerical control system，we finish the design and choice of hardware system。 including servo electromotorcomputer system （servo mechanism、servo electromotor、two axis and four axis moving control card） 、electric bow wave displacement sensor、numerical i/o card。 with the program interface provided by the movement control card and numerical i/o card，we exploit the software based on the windows operating system，including the interface design of program、realization of i/o function、realization of closed loop control arithmetic。 abstract finally，we establish three dimension model of crankshaft and rolling sword by the softwaresolidworks。after that，we exploit the softwaresolidworks secondly using vc+，realize the dynamic imitation of machining procedure。 in this paper, the panoramic design on numerical control in n4850q crankshaft rolling machine tool is laid out。at the same time，we design the software and hardware of numerical system，realize the rolling machining of crankshaft and the imitation of machining procedure。 key words: rolling loading-mode rolling-strength numerical control imitation solidworks 绪论 1 第一章第一章 绪论绪论 本章介绍了曲轴圆角滚压在国内外的发展状况，以及利用计算机图 形技术进行数控加工模拟在国内外的发展，最后阐明本文研究的内容及 意义。 1.1 曲轴及其强化处理简介 曲轴是汽车、 拖拉机发动机中最重要而且是承受负荷最复杂 的零件，被称为发动机的心脏。发动机工作时，燃气的压力、曲 轴组各零部件运动所产生的惯性力或惯性力矩使曲轴处于弯曲、 扭转交变负荷状态。由于曲轴结构复杂、刚性较差，在制造过程 中又受到冷热加工等各种因素的影响，因此，处于工作状态的曲 轴各部分应力分布是不均匀与交变的， 尤其是在曲柄臂和过渡圆 角部位会产生严重的应力集中。同时，曲轴的主轴颈、连杆轴颈 及其轴承副高速地旋转运动也会造成磨损和发热烧损。所以，曲 轴的主要失效形式是疲劳断裂和轴颈严重磨损， 为了保证发动机 正常可靠地工作，要求曲轴有足够的强度、刚度、耐磨性和平衡 精度。因此，在曲轴的制造过程中，必须对其进行强化处理。1 曲轴的强化处理是在不改变曲轴材料和结构的前提下， 用物 理、 化学和机械的方法使曲轴得到强化以提高曲轴各项力学性能 的工艺方法。根据曲轴的工况和技术要求，可以选择一种或多种 强化处理。 绪论 2 圆角滚压是球铁曲轴最有效的强化方法。它具有生产效率 高、强化效果显著、成本低等优点，因而为国内外汽车发动机曲 轴生产普遍采用。 曲轴滚压工艺根据其圆角加工方法和滚压工序 在曲轴加工工艺流程中的次序，可分为三种：成品滚压、半精加 工滚压和沉割滚压。 成品滚压是在曲轴加工到产品尺寸后进行圆 角滚压，它不改变原有的加工工艺及工序，但有两个缺点，一是 滚压后在轴颈与圆角过渡处有挤出的凸缘， 二是滚压后曲轴径向 跳动增大，不能满足产品图纸要求，因而成品滚压工艺一般在前 期滚压工艺开发试验和小批量装机时采用。 沉割滚压是预先在曲 轴圆角处加工一个沉割槽，滚压强化部位在槽内，磨削轴颈时不 会破坏滚压层，并消除了滚压凸缘和滚压变形，该工艺在国外及 引进的发动机中应用很普遍，但沉割槽的加工精度要求高，需专 用机床加工，而专用机床的价格昂贵，一般企业难以承受。 1.2 曲轴强化处理在国内外的发展状况 为适应汽车工业尤其是轿车工业发展的需要 ,发达国家从 20 世纪 50 年代就开始着手进行曲轴滚压工艺与装备的研究 ,并逐步发展形成了 专门的产业。国外经圆角滚压的发动机曲轴在整个发动机曲轴中所占比 例已从 70年代的 50%提高到现在的80%以上 ,而轿车发动机曲轴则几乎 无一例外地采用圆角滚压工艺进行强化。随着计算机实时控制技术的发 展 ,发达国家在 80 年代已研制出全自动的仅对曲轴圆角进行滚压的设 备。但曲轴经滚压后虽然极大地提高了其疲劳强度 ,却常有变形。 9 0 年代出现了先进行圆角滚压、再自动测量不直度 ,若不合格则进行滚压 绪论 3 校直的设备。到目前为止 ,国外对曲轴圆角滚压的工艺研究也不是十分 充分 ,如曲轴材料、滚压工艺参数等因素对圆角滚压层和曲轴疲劳强度 的影响方面还缺乏系统的研究 ,因此可供利用的工艺资料很少。在滚压 校直问题上 ,目前的专家系统主要是依靠经验数据库 ,而无自我修正与 自学习能力 ,新品种曲轴如不通过工艺试验建立实验数据库 ,便不能工 作。 我国轿车工业起步较晚 ,因此国内在曲轴圆角滚压工艺、 设备及相关 技术的研究与应用方面都非常薄弱。 虽然从 70 年代起 ,曾陆续作过一些 研究和尝试 ,但真正实现工业化应用还是在 9 0 年代。某汽车集团公司 经过长期努力 ,先后研制出了 eq6102 曲轴滚压机床和 sq- 1 型单头滚 压装置 ,并成功地用经圆角滚压后的球铁曲轴取代了钢轴 ,应用于 6102 型柴油机 ,实现了批量生产 ,降低了生产成本。不过 ,与发达国家 相比 ,无论在设备的技术性能上 ,还是在工艺水平上均存在较大的差 距 ,基本上还是一个土设备。国内这种技术落后的不良后果在我国轿车 工业迅速发展中已显露出来 :“七五”至“九五”期间 ,国内新建的 7 条发动机曲轴圆角滚压加工线中 ,仅有的 9 台圆角滚压设备均是从国外 引进的 ,除 2 台外 ,其余均是不能滚压校直的专机。引进设备不仅耗费 了大量的外汇 ,给制造厂带来沉重负担 ,而且由于技术储备不足 ,缺乏 可供利用的指导性工艺资料 (国产毛坯所引起的技术问题 ,甚至连许多 外方技术人员都感到一筹莫展 ) ,致使进口设备的应用水平很低。由于 引进设备不等于引进了技术 ,技术的主动权是掌握在外国人手中 ,我国 在曲轴圆角滚压这一技术领域仍将继续处于低水平的状态。2 1.3 计算机仿真技术简介 随着三维产品建模技术的日臻完善，运动仿真（作为仿真技术中的 一个重要分支）越来越成为人们代替或部分代替样机制作、工艺试验， 以获取所需数据结果并最终完成对产品的性能测试及验证的有力的技术 手段。随着微电子技术、特别是电子计算机技术的发展，以计算机为主 绪论 4 要工具的模拟仿真技术在二十世纪的 50 年中迅速发展起来，成为工程技 术领域计算机应用的重要方向。尤其在航空航天、国防及其他大规模复 杂系统的研制开发过程中，计算机仿真一直是不可缺少的工具，它在减 少损失、节约开发费用、缩短开发周期、提高产品质量等方面发挥了巨 大作用。 为了实现零件的造型和运动仿真，现在通常采用三种方法： 其一，是开发专业的 cad 软件包实现特定系统或产品的运动仿真， 但由于开发过程中重复的工作做的多、工作量大、开发周期长，所以这 些工作一般由软件开发商来完成。 其二，是利用具有真实感的应用软件进行三维实体的造型及运动仿 真。这方面的软件首推 opengl 和 3ds。opengl 是 sgi 公司开发的图形标 准，它独立于操作系统，具有良好的跨平台移植能力，随着图形显示硬 件的发展，opengl 标准已经被大多数的显示卡生产商作为标准，广泛的 应用于图形可视化技术。它包含有 100 多个图形函数，开发者可以用这 些函数建立三维模型和进行三维实时交互，在 windows nt(windows 98/95)环境下通过 vc+调用 opengl 图形函数可以非常方便的实现 opengl 的交互式三维图形建模能力，实时生成三维动画，但是由于该软 件包含的图形函数的数量和功能都很有限，该软件还无法构造出比较复 杂的机械零件图，因而在机械产品造型中应用并不广泛；强有力的关键 帧动画制作软件 3ds 是基于 opengl 的（但它所用的 api 为 autodesk 公 司的 heidi） ，其内部有三维立体造型模块和着色动画产生模块，用户既 可以在 3ds 内部直接造型，也可以接受外来数据进行造型，用该软件在 微机上制作的三维场景及动画能够与图形工作站制作的三维场景及动画 相媲美，因此使用起来非常方便。但是实体造型结束后，实体形状和尺 寸不能实时、交互的修改，因而它不适合进行专业产品开发。 其三，是针对已成熟软件的二次开发技术。由于它较前二者所做的 重复工作量少，开发更具灵活性，更重要的是能最大程度的满足广大专 绪论 5 业用户的要求，故很受中小客户的欢迎。在当前各类软件的二次开发技 术中，autocad 的开发最具代表性并最为成熟。用户可通过 autocad 提供 的 activex automation 编程接口很方便的添加自己的代码，依靠 autocad 这个平台实现自己所需的绘图、分析的功能并同时实现了 autocad 功能的扩展和参数化。现在随着 cad/cam 技术的不断成熟，三维 实体造型技术已经成为 cad 支撑软件的核心， autocad 因其实体造型方面 存在的不足而无法满足当前 cad 发展的需要，相比较如 ug、pro/e、 solidworks 等实体造型软件因其具有强大的建模、 仿真功能而倍受青睐， 并已成为 cad/cam 技术强大的支持平台。所以对这类软件进行二次开发 具有很现实的意义。 1.4 本论文的研究意义及主要工作 1.4.1 本课题的研究意义本课题的研究意义 铸铁是工业上广泛应用的一种工程材料，铸铁不仅具有良好的耐磨性、 减振性和工艺性能，而且通过球化处理还可以得到各类不同强度级别的球 铁产品，球墨铸铁曲轴在内燃机中得到了广泛的应用。球墨铸铁曲轴比锻 钢曲轴成本降低 50%80%，加工工时减少 30%50%，毛坯重量减轻，耐 磨性改善（见表 1-1） ，结构设计合理的球墨铸铁曲轴具有良好的承载能力。 基于这样的原因及成本上的考虑 ，许多汽车 、拖拉机 、陆用及船用内燃 机（从小型曲轴至 4000 马力内燃机）均采用了球墨铸铁作为曲轴材料 ， 大型曲轴常用空心结构的 cu- mo 合金球墨铸铁（一般选用 qt700-2 和 qt600-3） ，高速大马力内燃机曲轴多选用 qt800-2、qt900-2 以及贝氏体 球墨铸铁。 在机型改造的时候 ， 首先遇到的问题就是曲轴的储备强度不足， 如果不加以解决 ，则扩缸 、增压或提高转速等技术措施就难以实现 ，只 能重新设计或引进国外产品 ，而引进技术毕竟要受到资金条件的限制 。 1988 年我国内燃机行业实际生产量仅是年生产能力的 67%。同时，在“ 六 五”和“ 七五”期间，却又从国外 15 家公司引进共 38 档缸颈、42 个系列 的 215 种内燃机机型。这充分说明，研究一种适合曲轴表面强化的工艺， 绪论 6 在原有的材料、尺寸基础上, 提高内燃机曲轴承载能力，是一件很有意义的 工作。4 15 传统曲轴局部强化方法主要包括：离子氮化、圆角喷丸、圆角激光强 化、圆角渗碳等方法。曲轴圆角滚压强化工艺是近年来为工业发达国家所 广泛应用的先进的局部强化方法，而在国内尚处于研究阶段。但是从国内 外所进行的各种曲轴疲劳试验表明：圆角滚压工艺是目前最为理想的曲轴 局部强化方法，圆角滚压强化的方法具有工艺简单、工艺周期短及经济等 特点，原则上适用于各种材料，并且理想的滚压可以达到较高的表面光洁 度。国内外大量实践表明，球铁曲轴滚压后可提高疲劳强度 40-80% 15。东 风汽车公司对不同工艺的曲轴进行了疲劳试验 ，如表 1-2 所示4 ，就可以 很好的说明这个问题。 但是， 目前曲轴圆角滚压强化工艺与设备制造技术却为少数工业发达国 家所掌握，引进价格极为昂贵，国内大多数曲轴生产厂难以承受，仍然沿 用轴颈表面淬火、喷丸强化、氮化处理等传统强化方法，大大限制了发动 机质量的提高，制约了民族汽车工业的发展。因此，研制开发国产曲轴滚 压强化设备对提高曲轴加工工艺水平、提高国内设备制造水平和节约外 汇 (一套引进设备大约两千万人民币 )具有一定的现实意义。我们承接的 n4850q 型曲轴滚压专用数控机床的科研课题，可为此做出贡献。 另外，利用计算机图形技术对已编制的数控程序进行模拟加工演示, 可以检验数控程序的正确性和合理性，大大降低了以往工艺试切方法所 带来的高消耗和高成本。开发功能完备、实用性强的数控加工过程模拟 系统是当前加工制造业急需解决的问题。德国、日本、瑞士等加工业发 达国家已开发了众多的数控加工模拟系统，国内的清华、华中理工大学 等也已开发出了具有一定实用性的数控加工仿真系统。开发此类系统通 常采用+编程语言，利用图形函数库使三维实体模拟 图形的显示得以实现，采用该方法进行开发需要较高的编程技术和较大 的资源投入。采用已有的三维造型系统作 绪论 7 为加工模拟的显示平台，可以大大简化仿真系统设计的难度。同时，由 于采用了产品设计过程中所产生的三维真实设计图作仿真开始前的零件 毛坯，故该方法还具有从产品设计到加工生产全过程的完全内部集成特 性，适应了当前制造业的高度集成趋势。 1.4.2 本课题主要进行工作本课题主要进行工作 在对切向滚压圆角的运动学分析的基础上， 建立滚压加工工艺参数优 化设计的数学模型， 并编制相应程序， 设计出 n4850q 曲轴滚压工艺参数， 根据滚压工艺设计控制系统方案，以及开发所需的软硬件，最后对加工 过程进行仿真。主要包括以下几个方面的内容： 1 控制系统方案的拟定。根据曲轴圆角滚压加工的机理及滚压力的 加载模式，拟定合适的控制方案，力求达到简单、实用、高效。 （主要参考师兄的论文曲轴圆角滚压强化工艺研究与数控系统 的设计中的实验数据及计算公式，以及市场上可选用的硬件设 备。 ） 2 硬件设备的组装。 根据控制方案， 选择好控制所需的硬件设备 （包 括控制卡，伺服电机，以及传感器，数据采集卡 ） ，熟悉硬件设 备的接线及使用，最终组装硬件。目前初步选用雷赛公司的伺服 电机-计算机系统 （包括伺服器、 伺服电机、 两轴与四轴控制板卡） ， 还有变压器，以及研祥公司的数据采集卡等组成一个闭环的控制 系统。根据各公司的说明书，熟悉硬件设备的使用与维护，确保 安全、正确的调试成功。 3 控制软件的编写。熟悉控制卡、数据采集卡等硬件设备的编程接 口，并用 vc+开发基于 windows 操作系统下的应用程序，包括应 用程序界面设计、数据采集功能的实现、闭环控制算法的实现。 4 4 最后用 solidworks 二次开发技术对加工过程进行运动仿真。主 要工作是：首先，根据加工的要求，建立曲轴和滚压刀具的三维 模型。其次，将采集的数据送入 solidworks 中进行运算，同时实 绪论 8 时的再现加工过程，完成对加工过程的几何仿真。 表 1-1 球墨铸铁与锻钢曲轴磨损对比 表 1-1 球墨铸铁与锻钢曲轴磨损对比 曲轴生 产厂 曲轴材料 热处理工艺运转时间或 公里数 主轴颈磨损 （m） 曲 柄 轴 颈 磨 损 （m） 曲轴生 产厂 曲轴材料 热处理工艺运转时间或 公里数 主轴颈磨损 （m） 曲 柄 轴 颈 磨 损 （m） 锻钢 表面淬火 1000h 2060 30110 无锡柴 油机厂 无锡柴 油机厂 球墨铸铁 正火、回火 1509h 2024 133 正火、回火 1000h 25 英山柴 油机厂 英山柴 油机厂 稀 土 镁 球 墨铸铁 等温淬火 1000h 15 调质 1000h 138 杭州汽 车发动 机厂 杭州汽 车发动 机厂 30crmo 锻 钢 正火 1000h 18 南京汽 车厂 南京汽 车厂 稀 土 镁 铜 钼球铁 表面中频淬 火 35975km 1436 147 第二汽 车厂 第二汽 车厂 稀 土 镁 铜 钼球铁 铸态 55076km 3483 25135 表 1-2 不同工艺曲轴的疲劳试验 货 源 材料及处理 表 1-2 不同工艺曲轴的疲劳试验 货 源 材料及处理 (qt70-2) 试 样 量 试 样 量 （根） 抗弯疲劳 极限（nm) 标 准 差 （根） 抗弯疲劳 极限（nm) 标 准 差 （s) 安全 系数 n 备注 （s) 安全 系数 n 备注 qt70-2 18 668 31.6 1.10 qt702 激光 2 getiactivedoc if mmodeldoc=null /错误检查 return; lppartdocmpartdoc=null; /取得ipartdoc指针 res=mmodeldoc-queryinterface iidipartdoc, lpvoid* assert res=sok ;!/在自己的代码中使用接口 mmodeldoc-release ; /释放 imod-eldoc 指针 mpartdoc-release ; /释放 ipart-doc 指针 5 dll 中导出函数的管理 dll 中包含一个导出函数表，可以通过函数的符号化的名字和 可选 称 为序号的整数识别这些函数。函数表也包含了函数在 dll 内的地址。当 solidworks 首先加载 dll 时，它并不知道它将要调用的函数的地址，但 它知道符号名和序号.动态连接的进程然后建立一张表，把 solidworks 的 调用与 dll 中函数的地址连接起来。在 dll 中,声明导出函数的方法有 2 种： a.用关键字声明，如:externcvoiddllexportmyfunction void ; b.在模块定义文件 *.def 中申明。模块定义文件 *.def 是一种清晰 西安理工大学硕士学位论文 49 的定义导出的方式。并为用户提供了更多的控制。模块定义文件是用于 描述 dll 属性的文本文件。其中包括了几个模块。典型的模块定义文件 如下所示： librarysldkaifadescriptionfeaturewindowsdynamiclinklibra ryexports inituserdll3 1 menuitemcb2 saveascb3 myfunction4 ;申明自己的导出函数 6 dll 中资源的管理 在 dll 中，当需要使用自己的资源 如对话框、字符串、位图等 时， 应明确地指定所使用的资源， 否则当 solidworks 调用 dll 时， dll 将使 用 solid-works 的资源，造成资源冲突。清晰的资源设置一般包括： a. 在执行任何导致 mfc 查找你的资源的步骤时，调用函数 afxsetresourcehandle 将自定义资源设为系统缺省值。 b. 在 将 系 统 资 源 设 为 你 的 应 用 资 源 以 前 , 调 用 afxgetresourcehandle 函数获得系统当前资源。 c. 执行完任何要求使用自定义资源的函数之后，立即将系统资 源还原为以前保存的资源句柄。在向导生成的 dll 假设工程 名 为sldkaifa 中 , 有 两 个 函 数 封 装 了 上 述 功 能 csldkaifaapp:setresource 和 csldkaifaapp:resetresource 。 7. 编译、链接与加载 在 vc 中编译和链接时,不同的操作系统采用不同的设置： windows95/98 应该采用 mbcs 设置，windowsnt/2000 应该采用 unicode 设置。 单步调试时应该采用 pseudodebug 设置。 生成需要的*dll 文件后，就可以使用 solid-works 的 文件/打开 菜单，在过滤器中选择 addins *.dll ，加载自己的 dll.若该 dll 在注册表中注册成功，还可 使用 工具/插件 菜单进行一次性加载，以后启动 solidworks,就可自动加 载该 dll，无须再进行加载操作，十分方便。 西安理工大学硕士学位论文 50 6.3 曲轴和刀具的造型和加工过程的仿真 6.3.1 曲轴零件和刀具的建立曲轴零件和刀具的建立 利用 solidworks 的建模功能创建曲轴的三维模型以及车刀，滚刀的 三维模型。如下图所示： （依次为曲轴，车刀，滚刀） 图 6-2 曲轴三维立体图 图 6-3 曲轴三维立体图 西安理工大学硕士学位论文 51 图 6-4 曲轴三维立体图 图 6-5 车刀三维立体图 图 6-6 滚刀三维立体简图 西安理工大学硕士学位论文 52 6.3.2 装配图的建立和零件的添加装配图的建立和零件的添加 在 vc+6.0 环境下，用 c+语言建立一个装配体，将所有的零件添 加进去，并装配好。程序如下： 1. 打开零件的程序：打开零件的程序： /打开所有零件/ long *longstatus=0; /打开零件 quzhou/ isldworks* m_solidworks=userapp-getswapp(); lpdispatch moddispc=userapp-getswapp()- opendoc4(c:swquzhou.sldprt, 1, 0, ,longstatus );/ if( moddispc = null ) return; imodeldoc partc( moddispc ); moddispc-addref(); lpdispatch moddisp1c=partc.getactiveview(); if( moddisp1c = null ) return; imodelview view( moddisp1c ); moddisp1c-addref(); view.setframestate(swwindowminimized); /最小化窗口 lpdispatch retval=userapp-getswapp()-activatedoc(_t(assem1); 2. 添加零件的程序添加零件的程序 /添加所有零件/ double pi=3.14159265; double phai,theata; phai=0.0; theata=pi*0.0/180.0; 西安理工大学硕士学位论文 53 lpdispatch dconfiguration; iconfiguration configuration; lpdispatch drootcomponent; icomponent rootcomponent; lpdispatch moddisp =userapp-getswapp()-getactivedoc(); imodeldoc part( moddisp ); moddisp-addref(); lpdispatch moddisp1=part.getactiveview(); /最大化窗口 view.attachdispatch( moddisp1 ); moddisp-addref(); view.setframestate(swwindowmaximized); iassemblydoc assembly(moddisp); moddisp-addref(); /添加 quzhou assembly.addcomponent2(c:swquzhou.sldprt,x,y,z); /part.selectbyid (, component, 0, 0.006, 0);/清除固定，使其浮动 /assembly.unfixcomponent(); /添加 chedao1 assembly.addcomponent2(c:swchedao1.sldprt,x,y,z); /添加 chedao2 assembly.addcomponent2(c:swchedao2.sldprt,x,y,z); part.graphicsredraw2(); /part.windowredraw(); part.viewdisprefplanes(); part.shownamedview2(*等轴测, 7); /变为等轴测视图/ part.viewzoomtofit2(); 3. 给添加的零件定位（包括曲轴、车刀、滚刀的进给、移动和旋转）给添加的零件定位（包括曲轴、车刀、滚刀的进给、移动和旋转） 西安理工大学硕士学位论文 54 double p116; double p216; double p316; variant vp0,vp1,vp2,vp3; static safearray* psa0 = null; static safearray* psa1 = null; static safearray* psa2 = null; static safearray* psa3 = null; dconfiguration =part.getactiveconfiguration(); if ( dconfiguration != null ) configuration.attachdispatch(dconfiguration); drootcomponent = configuration.getrootcomponent(); if ( drootcomponent != null ) rootcomponent.attachdispatch(drootcomponent); long nchildren; lpdispatch dchild; icomponent child; vp0= rootcomponent.getchildren(); psa0 = v_array( safearraygetubound(psa0, 1, if ( nchildren = 0 ) / note ubound 0 is 1 child / recursively traverse the children for (int i=0; igetswapp()-getactivedoc(); imodeldoc part( moddisp ); moddisp-addref(); iassemblydoc assembly(moddisp); moddisp-addref(); part.selectbyid(右视, plane, 0, 0, 0); part.insertsketch(); part.createcircle2(-0.35265,0.076,0,-0.35265,0.078,0); part.createcenterlinevb(0.0,0.0475,0.0,0.1,0.0475,0.0); part.selectbyid(quzhou-1assem1, component, 0, 0, 0); part.andselectbyid(chedao1-1assem1, component, 0, 0, 0); part.andselectbyid(chedao2-1assem1, component, 0, 0, 0); assembly.fixcomponent(); part.clearselection(); part.featurerevolvecut2 (angle, true,0, 0,swautoclosesketch); part.selectbyid(quzhou-1assem1, component, 0, 0, 0); part.andselectbyid(chedao1-1assem1, component, 0, 0, 0); part.andselectbyid(chedao2-1assem1, component, 0, 0, 0); assembly.unfixcomponent(); 西安理工大学硕士学位论文 58 part.clearselection(); 6.4 程序运行结果及分析 图 6-7 曲轴连杆轴颈加工前二维图 图 6-7 曲轴连杆轴颈加工前二维图 图 6-8 曲轴连杆轴颈加工后二维图 图 6-8 曲轴连杆轴颈加工后二维图 西安理工大学硕士学位论文 59 图 6-9 曲轴加工过程运动仿真立体图 图 6-9 曲轴加工过程运动仿真立体图 运行 solidworks2001，新建装配体，打开文件，选择已做好的 dll， 就可以进行加工的运动仿真。 图 6-9 为加工曲轴第一拐时的运动仿真 立体图。整个加工过程的仿真已做成 avi 动画，将在论文答辩时进行演示。 加工前后曲轴连杆轴颈的二维图如图 6-7 和图 6-8 所示。 对曲轴加工过程进行运动仿真， 不但再现了曲轴圆角滚压加工的过 程，而且验证了编制的曲轴加工程序单的正确性和合理性。大大降低了 以往工艺试切方法所带来的高消耗和高成本。 结论 60 第七章第七章 结论结论 本论文针对n4850q曲轴滚压专用数控机床设计中的一些理论问题与工 程问题进行了较深入的研究，在探讨滚压加工机理的基础上，根据已有的 滚压工艺参数，拟定了机床数控方案，并设计出了数控系统所需的软硬件， 实现了加工过程的计算机控制和运动仿真。全文所做的主要工作及所取得 的成果总结如下： (1)在探讨滚压加工机理及滚压力加载模式的基础上，根据已有的滚压工 艺参数完成了 n4850q 曲轴圆角滚压专用机床数控系统设计，对其数控方法 进行了研究，拟定了曲轴加工程序单。 (2)根据数控系统方案，完成了硬件系统的设计与选型。包括伺服电机 计算机系统（伺服器、伺服电机、两轴和四轴运动控制卡） 、电涡流位移 传感器、数字 i/o 卡。 (3)在运动控制卡、数字 i/o 卡提供的编程接口上，用 vc+开发了基于 windows 操作系统下的控制程序， 包括应用程序界面设计、 i/o 功能的实现、 闭环控制算法的实现。使得加工控制比以往 dos 环境更直观，加工程序的 修改更方便。 (4)最后，利用 solidworks 软件建立曲轴和滚压刀具的三维模型。然后， 用 vc+对 solidworks 进行二次开发，对加工过程进行动态仿真。通过运动 仿真我们可以很直观的看出曲轴加工的最终形状，同时很好的检验了所编 制的加工程序单。另外，这也是对 cad/cam 的一次有益探索。 全文工作主要围绕“n4850q 曲轴圆角滚压专用机床研制开发”这一实 际科研课题予以展开，鉴于滚压工艺要求的精确性与复杂性，滚压工艺方 法以及滚压设备的设计都面临着前所未有的挑战和困难，国内外可供参考 的文献资料非常少见，限于时间和客观条件，本论文仅是就一些基本问题 进行了研究。可以预见，该领域仍存在许多工作需要进一步深入研究，下 一步的工作展望如下： 结论 61 （1）滚压效果的试验检验与装机试验。 （2）曲轴数控加工的补偿问题，以及实际加工中遇到的问题，例如：曲 轴装夹后，对曲轴轴向变形有何影响；加工后，曲轴会不会出现其他质量 问题，应如何避免等等。 （3）因经费条件的限制，没有为 solidworks 安装内嵌的功能软件 camworks，所以只能进行加工过程的运动仿真而无法曲轴生成加工数控代 码，所以在 cad/cam 方面的研究有待于进一步的提高。 致 谢 62 致 谢 作者首先感谢尊敬的导师薛隆泉教授，三年以来，导师不断地给我 以学业上的指导和生活上的关心。在课题研究中，导师以广博的知识和 丰富的实践经验使我学到了许多科学研究中重要的方法和知识，特别是 导师孜孜以求的工作精神和异常严谨的治学态度，将永远激励着我自强 不息。 在攻读硕士学位期间，得到了西安理工大学机械与精密仪器工程学 院刘宏昭教授、吉晓民教授、崔亚辉教授的教诲和鼓励，对此表示衷心 的感谢。特别感谢崔亚辉教授、刘泽明老师，给我课题试验提供了很多 的便利。 本论文还得到了马朝锋老师的特别指导，马老师思维敏捷，给了我 很多有益的启发。 感谢本课题组的师兄刘荣昌博士、王慧武博士、师姐郭晓宁，师弟 张红军，师妹王玉秋在论文期间给我的帮助。同时感谢学友韩锐、任亚 宏、何育民、陈世昌、阮静、陈霞等对我的帮助。 深深感谢父母多年来在精神、物质和生活上给予我的最大帮助和全 力支持。 最后，向所有参考文献的作者致以谢意! 参考文献 63 参考文献 参考文献 【1】 汪学明，汽车曲轴强化处理的工艺方法，汽车工艺与材料，1999.8 【2】 李满良、冯美斌，半精加工曲轴圆角滚压工艺试验研究，汽车工艺 与材料，2000.6 【3】 马作卿，柴油机曲轴圆角喷丸强化新技术，拖拉机与农用运输车， 1995.5 【4】 徐家枳，表面强化铸态球铁曲轴在 6102d 柴油机上的应用，汽车技 术，1993.7 【5】 朱英杰等，发动机曲轴弯曲疲劳强度的可靠性分析，汽车技术， 1996.1 【6】 吴宗泽，高等机械设计，清华大学出版社，1991.1 【7】 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