三维轴承CAD 系统开发中的关键技术.pdf

三维轴承CAD系统开发中的关键技术 李宝栋1,颉潭成1,孙立明2,徐彦伟1 1. 河南科技大学,河南 洛阳 471003 ;2.洛阳轴承研究所,河南 洛阳 471039 摘要提出了一个在VC环境中运用Pro/ E的用户化工具箱 Pro/ TOOL KIT开发的轴承CAD系统。从所 建轴承数据库中调用相应轴承型号的相关参数,并进行参数优化,由最后优化确定的参数在Pro/ E中自动生 成轴承三维模型和二维工程图。 关键词滚动轴承;CAD;Pro/ E;Pro/ TOOL KIT 中图分类号TH133. 33 ;TH122 文献标识码B 文章编号1000 - 3762200501 - 0004 - 02 Key Technologies Towards Development of a Bearing CAD System Based on Pro/ E LI Bao - dong1,XIE Tan - cheng1,SUN Li - ming2,XU Yan - wei1 1. Henan University of Science and Technology ,Luoyang 471003 ,China ; 2.Luoyang Bearing Research Institute ,Luoyang 471039 ,China Abstract On the base of Pro/ TOOL KIT ,an CAD system of bearing is developed with VC language. The related bearing parameters retrieve from the database and optimized. According to optimizing design results ,the 3D model and 2D engineering drawings can be automatically created in Pro/ E system. Key words rolling bearing;CAD;Pro/ E;Pro/ TOOL KIT;optimizing design Pro/ E虽然在几何造型方面具有很强的功 能,但就轴承设计而言,还是不能很好满足要求, 在设计过程中需要进行大量重复的人机交互工操 作。因此,有必要对Pro/ E软件进行二次开发,减 少在轴承设计过程中的人机交互操作。本文介绍 了在VC 6. 0环境下运用Pro/ E的用户化工具 箱 Pro/ TOOL KIT对Pro/ E进行二次开发, 生成一套基于Pro/ E三维轴承CAD系统的关键 技术。 1 菜单及用户界面技术 由于Pro/ E的命令基本上都是通过菜单上的 按钮执行的,在对Pro/ E进行二次开发时,不可避 免地需要使用其菜单及用户界面技术。 加载菜单需要编写菜单文件,模式菜单的菜 单文件分为完整菜单文件以. mnu为后缀名和 辅助菜单文件以. aux为后缀名 , 本系统采用完 收稿日期2004 - 04 - 02 ;修回日期2004 - 09 - 13 作者简介李宝栋1979 - ,男,机电工程学院在读硕士 研究生。 整菜单文件,在 “工具” 菜单右边添加一个名为 “我 的工程” 的菜单项,向菜单中添加按钮时,首先设 置菜单按钮的运作函数ProActionAdd ,其 次 调用添加菜单按钮的函数ProMenubarmenuPush buttonAdd。按钮与动作的绑定是通过命令标 识符实现的。 本系统通过VC动态链接库实现对MFC应 用程序的调用。利用MFC强大的功能实现操作 界面的开发和对数据库的操作,方便、 快捷地进行 人机交互,使该系统操作起来更加方便,界面更加 友好。 2 轴承主要技术参数及其优化 本系统以深沟球轴承设计方法为基础,采用 最新国家标准和机械行业标准,对内部结构以长 寿命为目标进行优化设计。 2. 1 主参数约束条件 钢球直径约束 Kwmin D - d DwKwmax D - d ISSN 1000 - 3762 CN41 - 1148/ TH 轴承 Bearing 2005年第1期 2005 ,No. 1 4 - 5 式中 Dw钢球直径 Kwmin、Kwmax钢球系数的最小值和最大值 可查相关表获得 D、d轴承的外径和内径 钢球组中心圆直径约束 0.5 D d Dpw 0.515 D d 式中Dpw钢球组中心圆直径 钢球个数约束 180 2sin - 1 D w/ Dpw 1≤Z≤ max 2sin - 1 D w/ Dpw 1 式中 Z钢球个数 25.4 mm时, Cr 3.647bmfc Z2/ 3 Dw1. 4 式中 bm材料和加工质量的修正系数可查 相关表获得 fc与轴承零件的几何形状、 制造精度 和材料有关的系数可查相关表获 得 主参数Dw、Z和Dpw的选取应在满足约束条 件的前提下,以长寿命为目标,使Cr尽可能取最 大值。优化过程采用局部网络法。需要注意的 是,钢球直径Dw应当取标准值,球数Z应该是 整数型变量。而在优化计算中,两者均作为连续 变量处理。所以在计算过程中进行了必要处理, 使优化结果中的Dw为标准值, Z为整数型变量。 3 参数化建模技术 本系统采用三维模型和程序控制相结合的方 式,使所建三维模型的所有特征主要通过参数和 几何约束关系来相互关联,根据从数据库中检索 到的滚动轴承外形尺寸轴承公称外径,轴承公称 内径、 轴承公称宽度、 内外圈公称倒角和其他经 过优化的主要参数再生模型。其参数化设计实现 过程为 相关代码如下 ProMdlRetrieve L″⋯∥bearing. asm″, PRO- MDL-ASSEMBL Y, ProMdlIdGetasm , ProModelitemInit asm ,i ,PRO-ASSEMBL Y, / /模型调入 ⋯⋯ / /参数修改 ProSolidRegenerate ProSolid asm , PRO-B- TRUE ; ProMdlDisplayasm ; / /再生并显示参数经过修改后的零件或组件 4 工程图的自动生成技术 Pro/ E本身包含有比较高效的工程图生成模 块,可适用于任何零件的出图任务。但是它只能 生成最基本的三视图,而诸如尺寸标注等工作 Pro/ E的工程图生成模块则不能自动完成。对于 轴承来说,把大量时间花在重复布置视图标记尺 寸上是得不偿失的。 本系统采用较简单的根据工程图模板创建工 程图页面的方法,首先建立工程图的模板,然后系 统会按照模板的格式生成相应零件或组件的相关 视图并自动进行尺寸标注,其工程图生成过程为 零件或组件模型工程图模板库调入 模板工程图生成 相关代码如下 ⋯⋯ ProMdlDataGetsolid-mdl , / /获得当前模型的数据 ProWstringToStringstrtmp ,data. name ; ProStringToWstringmodel. name ,strtmp ; ProWstringToStringstrtmp ,data. type ; ProStringToWstringmodel. type ,strtmp ; 下转第18页 5李宝栋等三维轴承CAD系统开发中的关键技术 位顶杆,圆度辊即固定不动,辗扩继续进行,工件 继续变大至设定尺寸。圆度辊能绕辊座下部回转 中心微量转动,用以调整工件锥度。 图3 随动式圆度辊 2 特点及实用效果分析 固定式圆度辊虽能提高辗扩工件圆度,但由 于圆度辊高度固定不变,在辗扩开始时圆度辊与 工件并不接触,辗扩中套圈易出现振动,测量出现 误差,甚至导致辗扩不能进行;特别是当对锻件直 接辗扩时,由于其壁厚差大,辗扩振动更明显,芯 辊易折断,故固定式圆度辊只适合于辗扩车加工 毛坯。 外置式随动圆度辊优点为不改变主轴支承结 构,主轴支承跨距小,主轴刚性好。同时整圆力大 部分作用在床身上,小部分作用在轴承座上,主轴 不承受整圆力,有利于减小主轴辗扩时的弯曲变 形,提高主轴回转精度,其缺点是圆度辊对回转支 承点力矩较大。实用证明,无论对车坯或锻坯,该 圆度辊均有较好的整圆调锥效果,辗扩时工件圆 度、 锥度十分稳定,使用效果较佳。 内置式随动圆度辊优点为圆度辊对回转支承 点力矩较小,缺点是拉大了主轴支承跨距,主轴受 力点不在两支承中心。同时圆度辊摆臂装在主轴 上,整圆力直接作用在主轴上,不利于减少主轴变 形。实用效果接近于外置式。经实际使用,无圆 度辊设备辗扩时振动较大,尤其是在加工锻坯时 壁厚差较大 , 加工的毛坯圆度一般在011～012 mm。同等条件下,芯辊寿命也较短。试验证明, 无圆度辊时,芯辊失效主要是两端断裂而非型槽 磨损或截面断裂,固定式圆度辊能达到较好的圆 度011 mm以下。但由于辗扩开始时并不接触 工件,开始辗扩时有较大振动,不利于提高芯辊寿 命,机床仍然不适合于粗辗。随动式圆度辊较好 地解决了工件圆度问题,实际使用效果较佳,由于 采用了液压系统控制整圆力,故整圆力的大小可 根据具体工况调整到一个较佳的范围,以利于辗 扩。对于内置式和外置式,由于其结构区别不大, 故实际执行效果尚无十分明显的差异。 其实际对比结果如表1所示。 表1 不同结构圆度辊对比结果 结构形式固定式外置式内置式 辗扩振动大小小 适用毛坯车坯车坯、 锻坯车坯、 锻坯 辊轴承寿命短长长 主轴跨距小小大 圆度/mm 0.1 0.05 0.05 尺寸散差/mm 0.15 0.08 0.08 编辑赵金库 上接第5页 / /将当前模型的数据赋给model ProStringToWstring dwg-template ,″my- a4″ ; ProStringToWstringname ,″draw-name″; / /设置绘图模板名 ProDrawingFromTmpltCreate name ,dwg - template , / /创建绘图 5 结束语 该系统采用了数据库系统,将深沟球轴承各 个型号的各种数据都放入数据库中,可方便地进 行查询修改,通过对主参数进行优化,有效地提高 了轴承的使用寿命。该系统尤其提高了轴承的智 能化设计能力,大大地加快了产品从设计到图纸 生成的速度,缩短了产品的设计周期。 参考文献 [1] 王 雷. Pro/ Engineer野火版应用基础与产品造型 实例[M].北京人民邮电出版社,2003. [2] 李世国. Pro/ TOOL KIT程序设计[M].北京机械工 业出版社,2003. [3] GB6391 - 1995.额定动载荷和额定寿命 滚动轴承 [S]. [4] 褚兵华. Pro/ ENGINEER Wildfire工程图设计[M]. 北京机械工业出版社,2003. [5] 北京科海培训中心编.新编Visual C 6教程[M]. 北京北京科海电子出版社,2003.编辑赵金库 81轴承2005.№. 1