CN111367233B - 一种盘形铣刀加工双螺杆泵型线的三维模型建模*** - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种盘形铣刀加工双螺杆泵型线的三维模型建模***,该建模***包括如下步骤:步骤1、对双螺杆泵转子进行定义;步骤2、建模:设定轴中心线和过渡线;设定盘形铣刀的半径;步骤3、生成盘形铣刀轨迹;步骤4、生成盘形铣刀型线,生成盘形铣刀扫描轨迹圆,生成盘形铣刀扫描轨迹,以盘形铣刀扫描轨迹圆对切分重合线进行扫描即得到盘形铣刀一侧形状,由于双螺杆泵转子的对称结构,盘形铣刀一侧形状进行镜像便可得到完整的盘形铣刀型线。本发明通过建模生成盘形铣刀的具体形状参数,可根据待加工的双螺杆精确地选择相对于的盘形铣刀,大大提高了加工双螺杆泵的效率。
Description
技术领域
本发明涉及一种三维模型建模***,特别涉及一种盘形铣刀加工双螺杆泵型线的三维模型建模***。
背景技术
双螺杆泵是由主从动轴上相互啮合的螺旋套和泵体或衬套间形成一个容积恒定的密封腔室组成,介质随螺杆轴的转动分别被送到泵体中间,两者汇合在一起,最终送达泵的出口,从而实现泵输送的目的。双螺杆泵为一种双吸式非密闭的双螺杆泵。一端伸出泵外的主动螺杆由原动机驱动。主动螺杆与从动螺杆具有不同旋向的螺纹。螺杆与泵体紧密贴合。从动螺杆是通过同步齿轮由主动螺杆带动的。双螺杆泵可分为内置轴承和外置轴承两种形式。在内置轴承的结构型式中轴承由输送物进行润滑。外置轴承结构的双螺杆泵工作腔同轴承是分开的。由于这种泵的结构和螺杆间存在的侧间隙,它可以输送非润滑性介质。此外,调整同步齿轮使得螺杆不接触,同时将输出扭矩的一半传给从动螺杆。正如所有螺杆泵一样,外置轴承式双螺杆泵也有自吸能力,而且多数泵输送元件本身都是双吸对称布置,可消除轴向力,也有很大的吸高。
现有的双螺杆泵的核心部件是一对相互啮合的转子,双螺杆泵转子实际加工和理论上的型线差别直接影响到双螺杆泵的压力流量性能、振动、噪声、效率、寿命等,这两个相互啮合的转子依靠一对同步尺寸传递扭矩,并且有两对轴承支承,因此螺杆的螺旋面之间可以实现并不接触;若实际加工的型线有明显的误差,两个转子就会发生碰撞或咬合,就不会最大限度地发挥双螺杆泵的泵送效能。由双螺杆泵的原理可以知道,转子通过两端轴承支承,通过一侧同步齿轮的限位,两个螺杆在泵体内互不接触,齿侧之间保持恒定的间隙,螺杆外圆与衬套内圆面也保持恒定的间隙不变。铣刀是用于铣削加工的、具有一个或多个刀齿的旋转刀具。工作时各刀齿依次间歇地切去工件的余量。铣刀主要用于在铣床上加工平面、台阶、沟槽、成形表面和切断工件等。目前加工双螺杆泵不能挑选精确匹配的盘形铣刀,对双螺杆泵进行加工精确度低。
发明内容
本发明主要是解决现有技术所存在的技术问题,从而提供一种通过建模生成盘形铣刀的具体形状参数,可根据待加工的双螺杆精确地选择相对于的盘形铣刀,大大提高了加工双螺杆泵的效率的盘形铣刀加工双螺杆泵型线的三维模型建模***。
本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的:
一种盘形铣刀加工双螺杆泵型线的三维模型建模***,该建模***包括如下步骤:
步骤1、对双螺杆泵转子进行定义:设定双螺杆泵转子的外径为ΦD1,两个双螺杆泵转子啮合的基圆直径为ΦD2,底径为Φd1,导程为L;
步骤2、建模:
2.1、做一个和双螺杆泵转子轴中心线平行且过基圆ΦD1的面PLAN01;对面PLAN01进行草绘;得到基圆草绘面;面PLAN01平行于轴中心线101并落在基圆ΦD1上;
2.2、设定轴中心线和过渡线;在面PLAN01上进行草绘的具体步骤为:
2.2.1、建线Line01,线Line01的两端点和双螺杆泵转子的基圆螺旋线重合且与双螺杆泵转子的轴中心线共线;
2.2.2、建线Line02和线Line03,线Line02和线Line03均过线Line01的两个端点且和其附近的基圆螺旋线相切;
2.2.3、建线Line04,线Line04过线Line01的中点且和线Line02平行;
2.2.4、建线Line05,线Line05和线Line04垂直且过线Line01的中点;
2.2.5、建线Line06,线Line06和线Line02平行且过线Line05与双螺杆泵转子根圆螺旋线的交点;
2.3、建面PLAN02,面PLAN02与线Line05垂直且过线Line01的中点;线Line04也在面PLAN02内;
2.4、建面PLAN03,面PLAN03与线Line05垂直且过线Line05与双螺杆泵转子根圆螺旋线的交点;线Line06也在面PLAN03内;
2.5、设定盘形铣刀的半径R1,盘形铣刀的半径方向与面PLAN01垂直且过线Line01的中点;线Line01的中点为线Line04和线Line05的交点;盘形铣刀的半径中心点命名为OO,盘形铣刀的半径中心点根据盘形铣刀半径R1设定,盘形铣刀的半径中心点贴合在双螺杆泵转子的根圆面104上并命名为T00;
步骤3、生成盘形铣刀轨迹:
3.1、生成根圆段分割线,在面PLAN02和面PLAN03之间等分n个分割平面对根圆分割,分割平面为PLAN04.1~PLAN04.n,从而生成根圆段分割线;
3.2、生成根圆段相切圆,在每个步骤3.1的分割平面上建相切圆,相切圆的圆心和盘形铣刀的半径中心点垂直面方向重合且与根圆段分割线相切;从而生成根圆段相切圆;
3.3、生成根圆段切分重合点,将n个根圆段相切圆和根圆段分割线的重合点设定为根圆段切分重合点;面PLAN04.1所得的切分重合点命名为T04.1,面PLAN04.n所得的切分重合点命名为T04.n;另外,在面PLAN03所得到的根圆段切分重合点命名为T11;
3.4、生成型线段分割线,在面PLAN03外向型线段方向等分n个分割平面对型线段分割,生成型线段分割线;以基圆螺旋线为分段分为两段,分别为型线A段分割线和型线B段分割线;
3.5、生成型线段相切圆,在每个步骤3.4的分割平面上建相切圆,相切圆的圆心和盘形铣刀的半径中心点垂直面方向重合且与型线段分割线相切,生成型线段相切圆;
3.6、生成型线段切分重合点,将n个型线段相切圆和型线段分割线的重合点设定为型线段切分重合点,面PLAN06是型线段切分重合点落于基圆螺旋线所对应的分割用面;面PLAN08是型线段切分重合点落于外径为ΦD2的外圆线所对应的分割用面;面PLAN05.1~PLAN05.m是面PLAN03与面PLAN06之间平均分配的m个面,面PLAN05.1所得的切分重合点命名为T05.1,面PLAN05.m所得的切分重合点命名为T05.m;面PLAN07.1~面PLAN07.k是面PLAN06与面PLAN08之间平均分配的k个面,面PLAN07.1所得的切分重合点命名为T07.1,面PLAN07.k所得的切分重合点命名为T07.k;
3.7、切分重合线,将根圆段切分重合点与型线段切分重合点连接起来;也就是将根圆段切分重合点与型线段切分重合点连接成三维曲线,即起点为T00,依次为T04.1至T04.n,依次为T11,依次为T05.1至T05.m,依次为T22,依次为T07.1至T07.k,最后为T33;
步骤4、生成盘形铣刀型线,
4.1、生成盘形铣刀扫描轨迹圆,在面PLAN02上画以盘形铣刀半径R1,圆心在OO点的圆;
4.2、生成盘形铣刀扫描轨迹,以盘形铣刀扫描轨迹圆对切分重合线进行扫描即得到盘形铣刀一侧形状,由于双螺杆泵转子的对称结构,盘形铣刀一侧形状以面PLAN02进行镜像便可得到完整的盘形铣刀型线。
采用上述技术方案的盘形铣刀加工双螺杆泵型线的三维模型建模***,通过盘形铣刀对双螺杆泵型线进行三维模型建模,进行可视化操作,通过建模生成盘形铣刀的具体形状参数,可根据待加工的双螺杆泵精确地选择相对于的盘形铣刀,大大提高了加工双螺杆泵的效率;根据型面对盘形铣刀扫描截面进行反向推导,对其它非泵类螺杆的盘形铣刀也具有同样的借鉴意。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明所述步骤1对双螺杆泵转子进行定义的示意图一。
图2为本发明所述步骤1对双螺杆泵转子进行定义的示意图二。
图3为本发明所述步骤2建模的示意图一。
图4为本发明所述步骤2建模的示意图二。
图5为本发明所述步骤2建模的示意图三。
图6为本发明所述步骤2建模的示意图四。
图7为本发明所述步骤2建模的示意图五。
图8为本发明所述步骤2建模的示意图六。
图9为本发明所述步骤2建模的示意图七。
图10为本发明所述步骤2建模的示意图八。
图11为本发明所述步骤2建模的示意图九。
图12为本发明所述步骤3生成盘形铣刀轨迹的示意图一。
图13为本发明所述步骤3生成盘形铣刀轨迹的示意图二。
图14为本发明所述步骤3生成盘形铣刀轨迹的示意图三。
图15为本发明所述步骤3生成盘形铣刀轨迹的示意图四。
图16为本发明所述步骤3生成盘形铣刀轨迹的示意图五。
图17为本发明所述步骤3生成盘形铣刀轨迹的示意图六。
图18为本发明所述步骤3生成盘形铣刀轨迹的示意图七。
图19为本发明所述步骤4生成盘形铣刀型线的示意图一。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的优选实施例进行详细阐述,以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解,从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
如图1至图19所示,一种盘形铣刀加工双螺杆泵型线的三维模型建模***,该建模***包括如下步骤:
步骤1、对双螺杆泵转子进行定义:设定双螺杆泵转子的外径为ΦD1,两个双螺杆泵转子啮合的基圆直径为ΦD2,底径为Φd1,导程为L;如图1与图2所示;
步骤2、建模:
2.1、做一个和双螺杆泵转子轴中心线101平行且过基圆ΦD1的面PLAN01;对面PLAN01进行草绘;得到基圆草绘面;面PLAN01平行于轴中心线101并落在基圆ΦD1上;如图3与图4所示;
2.2、设定轴中心线和过渡线;如图5所示,在面PLAN01上进行草绘的具体步骤为:
2.2.1、建线Line01,线Line01的两端点和双螺杆泵转子的基圆螺旋线102重合且与双螺杆泵转子的轴中心线101共线;
2.2.2、建线Line02和线Line03,线Line02和线Line03均过线Line01的两个端点且和其附近的基圆螺旋线102相切;
2.2.3、建线Line04,线Line04过线Line01的中点且和线Line02平行;
2.2.4、建线Line05,线Line05和线Line04垂直且过线Line01的中点;
2.2.5、建线Line06,线Line06和线Line02平行且过线Line05与双螺杆泵转子根圆螺旋线103的交点;
2.3、建面PLAN02,面PLAN02与线Line05垂直且过线Line01的中点;线Line04也在面PLAN02内;如图6与图7所示;
2.4、建面PLAN03,面PLAN03与线Line05垂直且过线Line05与双螺杆泵转子根圆螺旋线103的交点;线Line06也在面PLAN03内;如图8与图9所示;
2.5、设定盘形铣刀的半径R1,盘形铣刀的半径方向与面PLAN01垂直且过线Line01的中点;线Line01的中点为线Line04和线Line05的交点;盘形铣刀的半径中心点命名为OO,盘形铣刀的半径中心点根据盘形铣刀半径R1设定,盘形铣刀的半径中心点贴合在双螺杆泵转子的根圆面104上并命名为T00;如图10与图11所示;
步骤3、生成盘形铣刀轨迹:
3.1、生成根圆段分割线,在面PLAN02和面PLAN03之间等分n个分割平面对根圆分割,分割平面为PLAN04.1~PLAN04.n,从而生成根圆段分割线105;
3.2、生成根圆段相切圆,在每个步骤3.1的分割平面上建相切圆,相切圆的圆心和盘形铣刀的半径中心点垂直面方向重合且与根圆段分割线105相切;从而生成根圆段相切圆106;
3.3、生成根圆段切分重合点,将n个根圆段相切圆106和根圆段分割线105的重合点设定为根圆段切分重合点107;面PLAN04.1所得的切分重合点命名为T04.1,面PLAN04.n所得的切分重合点命名为T04.n;另外,在面PLAN03所得到的根圆段切分重合点命名为T11;如图12与图13所示;
3.4、生成型线段分割线,在面PLAN03外向型线段方向等分n个分割平面对型线段分割,生成型线段分割线;以基圆螺旋线102为分段分为两段,分别为型线A段分割线108和型线B段分割线109;
3.5、生成型线段相切圆,在每个步骤3.4的分割平面上建相切圆,相切圆的圆心和盘形铣刀的半径中心点垂直面方向重合且与型线段分割线相切,生成型线段相切圆;
3.6、生成型线段切分重合点,将n个型线段相切圆和型线段分割线的重合点设定为型线段切分重合点,面PLAN06是型线段切分重合点落于基圆螺旋线102所对应的分割用面;面PLAN08是型线段切分重合点落于外径为ΦD2的外圆线所对应的分割用面;面PLAN05.1~PLAN05.m是面PLAN03与面PLAN06之间平均分配的m个面,面PLAN05.1所得的切分重合点命名为T05.1,面PLAN05.m所得的切分重合点命名为T05.m;面PLAN07.1~面PLAN07.k是面PLAN06与面PLAN08之间平均分配的k个面,面PLAN07.1所得的切分重合点命名为T07.1,面PLAN07.k所得的切分重合点命名为T07.k;如图14至图17所示;
3.7、切分重合线110,将根圆段切分重合点与型线段切分重合点连接起来;也就是将根圆段切分重合点与型线段切分重合点连接成三维曲线,即起点为T00,依次为T04.1至T04.n,依次为T11,依次为T05.1至T05.m,依次为T22,依次为T07.1至T07.k,最后为T33;如图18所示;
步骤4、生成盘形铣刀型线,如图19所示;
4.1、生成盘形铣刀扫描轨迹圆,在面PLAN02上画以盘形铣刀半径R1,圆心在OO点的圆;
4.2、生成盘形铣刀扫描轨迹,以盘形铣刀扫描轨迹圆对切分重合线110进行扫描即得到盘形铣刀一侧形状,由于双螺杆泵转子的对称结构,盘形铣刀一侧形状以面PLAN02进行镜像便可得到完整的盘形铣刀型线。
本发明盘形铣刀加工双螺杆泵型线的三维模型建模***,通过盘形铣刀对双螺杆泵型线进行三维模型建模,进行可视化操作,通过建模生成盘形铣刀的具体形状参数,可根据待加工的双螺杆泵精确地选择相对于的盘形铣刀,大大提高了加工双螺杆泵的效率;根据型面对盘形铣刀扫描截面进行反向推导,对其它非泵类螺杆的盘形铣刀也具有同样的借鉴意义;对于其它能通过盘形铣刀完成型线加工的模型也同样适用,拓展了对于盘形铣刀在螺杆加工中计算方法的应用。
以上所述,仅为本发明的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何不经过创造性劳动想到的变化或替换,都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此,本发明的保护范围应该以权利要求书所限定的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种盘形铣刀加工双螺杆泵型线的三维模型建模***,其特征在于,该建模***包括如下步骤:
步骤1、设定双螺杆泵转子的外径为ΦD1,两个双螺杆泵转子啮合的基圆直径为ΦD2,底径为Φd1,导程为L;
步骤2、建模:
2.1、做一个和双螺杆泵转子轴中心线平行且过基圆ΦD1的面PLAN01;对面PLAN01进行草绘;得到基圆草绘面;
2.2、设定轴中心线和过渡线;在面PLAN01上进行草绘的具体步骤为:
2.2.1、建线Line01,线Line01的两端点和双螺杆泵转子的基圆螺旋线重合且与双螺杆泵转子的轴中心线共线;
2.2.2、建线Line02和线Line03,线Line02和线Line03均过线Line01的两个端点且和基圆螺旋线相切;
2.2.3、建线Line04,线Line04过线Line01的中点且和线Line02平行;
2.2.4、建线Line05,线Line05和线Line04垂直且过线Line01的中点;
2.2.5、建线Line06,线Line06和线Line02平行且过线Line05与双螺杆泵转子根圆螺旋线的交点;
2.3、建面PLAN02,面PLAN02与线Line05垂直且过线Line01的中点;线Line04也在面PLAN02内;
2.4、建面PLAN03,面PLAN03与线Line05垂直且过线Line05与双螺杆泵转子根圆螺旋线的交点;线Line06也在面PLAN03内;
2.5、设定盘形铣刀的半径R1,盘形铣刀的半径方向与面PLAN01垂直且过线Line01的中点;盘形铣刀的半径中心点命名为OO,盘形铣刀的半径中心点根据盘形铣刀半径R1设定,盘形铣刀的半径中心点贴合在双螺杆泵转子的根圆面104上并命名为T00;
步骤3、生成盘形铣刀轨迹:
3.1、生成根圆段分割线;
3.2、生成根圆段相切圆;
3.3、生成根圆段切分重合点;
3.4、生成型线段分割线;
3.5、生成型线段相切圆;
3.6、生成型线段切分重合点;
3.7、切分重合线;
步骤4、生成盘形铣刀型线,
4.1、生成盘形铣刀扫描轨迹圆,在面PLAN02上画以盘形铣刀半径R1,圆心在OO点的圆;
4.2、生成盘形铣刀扫描轨迹,以盘形铣刀扫描轨迹圆对切分重合线进行扫描即得到盘形铣刀一侧形状,盘形铣刀一侧形状以面PLAN02进行镜像便可得到完整的盘形铣刀型线。
2.根据权利要求1所述的盘形铣刀加工双螺杆泵型线的三维模型建模***,其特征在于,步骤3.1中,生成根圆段分割线的方法为:在面PLAN02和面PLAN03之间等分n个分割平面对根圆分割,分割平面为PLAN04.1~PLAN04.n,从而生成根圆段分割线。
3.根据权利要求2所述的盘形铣刀加工双螺杆泵型线的三维模型建模***,其特征在于,步骤3.2中,生成根圆段相切圆的方法为:在每个步骤3.1的分割平面上建相切圆,相切圆的圆心和盘形铣刀的半径中心点垂直面方向重合且与根圆段分割线相切;从而生成根圆段相切圆。
4.根据权利要求3所述的盘形铣刀加工双螺杆泵型线的三维模型建模***,其特征在于,步骤3.3中,生成根圆段切分重合点的方法为:将n个根圆段相切圆和根圆段分割线的重合点设定为根圆段切分重合点;面PLAN04.1所得的切分重合点命名为T04.1,面PLAN04.n所得的切分重合点命名为T04.n;在面PLAN03所得到的根圆段切分重合点命名为T11。
5.根据权利要求1所述的盘形铣刀加工双螺杆泵型线的三维模型建模***,其特征在于,步骤3.4中,生成型线段分割线的方法为:在面PLAN03外向型线段方向等分n个分割平面对型线段分割,生成型线段分割线。
6.根据权利要求5所述的盘形铣刀加工双螺杆泵型线的三维模型建模***,其特征在于,生成型线段分割线之后,以基圆螺旋线为分段分为两段,分别为型线A段分割线和型线B段分割线。
7.根据权利要求5所述的盘形铣刀加工双螺杆泵型线的三维模型建模***,其特征在于,步骤3.5中,生成型线段相切圆的方法为:在每个步骤3.4的分割平面上建相切圆,相切圆的圆心和盘形铣刀的半径中心点垂直面方向重合且与型线段分割线相切,生成型线段相切圆。
8.根据权利要求7所述的盘形铣刀加工双螺杆泵型线的三维模型建模***,其特征在于,步骤3.6中,生成型线段切分重合点的方法为:将n个型线段相切圆和型线段分割线的重合点设定为型线段切分重合点,面PLAN06是型线段切分重合点落于基圆螺旋线所对应的分割用面;面PLAN08是型线段切分重合点落于外径为ΦD2的外圆线所对应的分割用面;面PLAN05.1~PLAN05.m是面PLAN03与面PLAN06之间平均分配的m个面,面PLAN05.1所得的切分重合点命名为T05.1,面PLAN05.m所得的切分重合点命名为T05.m;面PLAN07.1~面PLAN07.k是面PLAN06与面PLAN08之间平均分配的k个面,面PLAN07.1所得的切分重合点命名为T07.1,面PLAN07.k所得的切分重合点命名为T07.k。
9.根据权利要求8所述的盘形铣刀加工双螺杆泵型线的三维模型建模***,其特征在于,步骤3.7中,切分重合线,将根圆段切分重合点与型线段切分重合点连接成三维曲线,即起点为T00,依次为T04.1至T04.n,依次为T11,依次为T05.1至T05.m,依次为T22,依次为T07.1至T07.k,最后为T33。
10.根据权利要求1所述的盘形铣刀加工双螺杆泵型线的三维模型建模***,其特征在于:步骤2.5中,线Line01的中点为线Line04和线Line05的交点。
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2020
- 2020-03-12 CN CN202010170834.2A patent/CN111367233B/zh active Active
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Title |
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螺杆数字化建模及数控铣削加工研究;王家祥;《中国优秀硕士学位论文全文数据库工程科技Ⅱ辑》;20180815;全文 * |
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CN111367233A (zh) | 2020-07-03 |
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