椭圆形面积范文第1篇
我们先解决零件图中椭圆的椭圆轴线与数控车床坐标轴重合的轮廓编程, 然后再解决椭圆轴线与数控车床坐标轴呈一定夹角。数控车床的数控系统本身不存在加工椭圆等非圆曲线的指令, 也没有类似加工中心的旋转指令。我们在数控车削中利用宏程序, 通过参数变量赋值、算术运算、逻辑运算、条件转移和曲线方程来表达斜椭圆轮廓。
1 标准椭圆
在数控车削中加工标准椭圆也需要用宏程序来完成, 利用标准方程中变量的变化来确定随变量的值。
1.1 标准椭圆方程
椭圆方程有两种形式, 分别是椭圆的标准方程和参数方程。
椭圆参数方程:X=acosθ
Z=bsinθ
其中a、b分别为X、Z所对应的椭圆半轴。
1.2 椭圆中心偏移的标准椭圆方程
如果椭圆中心不在编程坐标系原点, 若椭圆中心离坐标系原点为I (X方向) 、K (Y方向) 距离, 如图1所示, 在原坐标系下, 椭圆的参数方程变为:
2 标准椭圆与斜椭圆关系
斜椭圆是由标准椭圆绕着椭圆中心点旋转一定的角度, 一般情况下, 我们认为逆时针方向旋转为正, 顺时针旋转为负。标准椭圆可以利用宏程序来完成编程, 但椭圆偏转一定角度后, 如何来完成编程。首先要先来解决偏转后椭圆的数学方程, 通过一定的数学公式运算, 找到斜椭圆与标准椭圆的旋转关系, 然后通过角度这个参数变量的变化, 来表达斜椭圆曲线。
若正椭圆绕圆心旋转θ角, 则原来正椭圆上任意一点Q跟着椭圆一起旋转后对应着的点记为Q’如图2所示, 我们一起分析由正椭圆旋转为斜椭圆后的公式变化。先作辅助线OQ和OQ’, 则两连线的长度是相等的, 两线段的夹角等于θ, 点O为椭圆的中心, 也是旋转中心, 角θ为旋转角。
按图2所示建立直角坐标系, 以原点O为旋转中心, 旋转角为θ, 正椭圆上任意一点Q (X, Z) 旋转到Q’ (X’, Z’) , 令OX和OQ夹角为α, 则OX和OQ’的夹角为α+θ。则:
可以得到标准椭圆旋转为斜椭圆的旋转公式为:
其中, X’、Z’为旋转后的坐标, X、Z为旋转之前的坐标值, θ为旋转角度。注意, 椭圆逆时针旋转时, 公式中的θ角取正值;顺时针旋转时, θ角取负值。
斜椭圆。
2.1 终点起点的角度计算
在利用椭圆参数方程编制加工程序中, 终点和起点的角度是重要的一步, 因为终、起点直接影响着加工零件的几何形状。我们在加工过程中用旋转公式求得未旋转前X、Z的坐标。最后进行椭圆角度的计算。
由旋转公式:
对上述两数学式第一个左右两边乘上sinθ, 第二个左右两边都乘上cosθ得:
上述两数学式相加得:
由于:sin2θ+cos2θ=1, 简化上式得:Z'=Zcosθ+X'sinθ
旋转公式求椭圆角度先分别将A、B的坐标代入旋转变换公式中进行运算, 最终分别求得A、B没有旋转之前的坐标值A’、B’的坐标 (如图3所示) , 最后用椭圆参数方程求得没有旋转之前的椭圆角度。
例:如图3所示, 以O1为原点, 点A’的坐标为 (3.804, 8.157) , 点B’的坐标为 (14.101, -4.359) , 其中椭圆的长半轴和短轴分别为15、9, 旋转角度为25°。求没有旋转之前的椭圆起点和终点角度。
综上, 求得椭圆旋转前的起点和终点角度分别为0°和77.115°。
2.2 实例解析
用数控车床切削零件图如图3所示, 分析斜椭圆轮廓的编程。
3 结语
在数控车削实训过程中, 学生对标准椭圆加工已经掌握, 在一次无意中发现椭圆旋转后的图形。通过数学知识, 寻找标准椭圆与斜椭圆之间的关系, 确定角度的变化。涉及参数变化的编程都需要用宏程序来完成, 在宏程序的编程过程中, 需要记住法兰克系统宏程序编程的相关格式要求以及宏程序编程的原理。其编程主要是对加工原理的理解。只有对加工原理和宏程序编程的相关格式要求足够了解和掌握, 才能熟练地应用宏程序, 发挥高效、准确、方便和占用较少资源的优势。
摘要：一些外形复杂的曲面, 如椭圆、双曲线、抛物线等, 手动编程比较困难, 而斜椭圆的编程较以上曲线更难, 文中结合实例介绍了斜椭圆的加工。
关键词：标准椭圆,斜椭圆,宏程序
参考文献
[1] 时建.数控车工技师技能训练[M].北京:中国劳动社会保障出版社, 2007.
椭圆形面积范文第2篇
1 渠槽离心振动成型机设备的研制
根据渠槽产品的特点, 渠槽生产线拟采用离心振动工艺。国外混凝土制品离心振动工艺是一种成熟工艺, 本渠槽混凝土的成型原理与一般混凝土管基本相同, 管模的构造与常规混凝土管模差别不大;但由于渠槽的混凝土结构为半圆形, 单节长度比国内普遍生产的5m管还长2m, 总长达7m;内部的骨架筋和预应力筋由于规格形状变化, 必须要重新设计和计算;合同中对渠槽的内壁表面要求很高, 并规定设计承载力值应承受2倍于渠槽满水运行的水重时, 不出现大于0.2mm的裂缝。因此, 对渠槽生产设备的要求也极高。
1.1 振动离心机研制
振动离心机包括:离心机组、振动装置、刹车装置、调速电机、液压泵站和电控柜等组件。
由于渠槽离心机与一般制管离心机有所不同, 渠槽是属于薄壁混凝土构件, Φ350mm的渠槽壁厚仅40mm, 一般离心机无法满足该渠槽混凝土的密实度要求, 因此在离心过程中要对正在高速旋转的管模及管模内混凝土施加高频振动, 以增加混凝土的密实度。在振动离心机研制过程中, 设计人员通过安装在离心机一侧的四个带有刻槽的振动轮在液压油缸的推动下与模具跑轮接触来实现离心振动, 管模摩擦带动振动轮旋转产生频率为10000Hz~20000Hz的振动力, 并根据管径的大小, 采取不同振动时间, 振动时间通过振作控制台来实施控制。
1.1.1 振动离心成型机的特点
利用渠槽钢模内壁高速旋转带动混凝土混合料运动, 在离心力、重力、粘着力、摩擦力与振动力的共同作用下, 使混凝土混合料沿钢模内壁均匀分布、密实, 并将多余水分挤出, 从而取得高密实、高强度的混凝土渠槽。半圆型渠槽是通过上半模和下半模之间增加隔板, 把圆形管分隔成两个半圆形渠槽完成的。隔板在钢模内外边的宽度控制了渠槽的壁厚。
渠槽离心机采用的支承方法为托轮式, 由调速电动机带动主动轮, 并依靠摩擦力带动钢模跑轮旋转。其特点是构造简单、加工容易、操作方便、生产效率高。托轮和钢模均为钢制, 离心成型时由于相互撞击, 噪音较大, 当钢模加工精度差及其他原因造成钢模变形时, 不仅加大噪音, 而且引起钢模剧烈振动、跳动。因此离心机托轮和钢模加工必须有较高的精度, 必须经过同心度校验。
1.1.2 振动离心成型机与国内普通离心成型机的区别
(1) 增加了四个齿轮状液压振捣轮, 布料速度和成型速度及混凝土质量得到提高, 但高频振动时噪声大, 特别是多台离心机同时工作时更为突出, 同时振动造成离心机的部分零件早期损坏。
(2) 经过高速离心过程后, 增加了1~2次倒浆过程 (把钢模的一端提起使多余的水泥浆充分流出) , 使渠槽内表面更加光滑。
(3) 在被动托轮上增加了刹车装置, 使钢模转速降低到最低限度 (水或水泥浆在重力作用下不再贴壁) 时, 立即刹车, 使混凝土中排出的水不再冲刷渠槽内表面, 保护了渠槽在高速离心时所形成的高亮内表面。
(4) 经过大量生产实践, 把承口处的振捣轮采用的单独控制。布料工艺需要先从承口处开始, 因此承口处布料时单独启动, 布料结束停止振动, 直线段和插口处布料时, 只开启其它三个振捣轮。只有在中速振捣时, 四个振捣轮同时开启。这样避免了因承口处振捣时间过长造成的混凝土分层严重现象。
1.2 管模设计与制作
管模由筒体、跑轮、筋板、企口板、隔板及合模螺栓等部件组成。为满足半圆形渠槽的外形尺寸, 设计时在圆形模具两个半圆的合模处增设隔板, 隔板要求通长平直、离心时不变形, 研究小组将隔板与模具的环形肋设计成为一体, 解决了隔板的刚度问题, 合模时用合模螺栓固定在一起, 使用一管模内同时生产两根同规格半圆形渠槽产品。
1.3 喂料机设计、制作与调整
喂料机由储料仓、喂料小车、喂料臂、轻轨组成。设计时, 研制人员认真分析了喂料机的工作原理, 即:将混凝土搅拌站生产线传送来的混合料暂存于喂料机的储料仓料斗内, 当离心机带动管模启动后, 料斗内的螺旋输送装置开始运行, 并均匀地向管模内喂料, 为满足喂料的足量和均匀性要求, 喂料机必须边喂料边行走, 并能自动控制以提高工作效率。为保证混凝土从料斗顺利进入喂料臂, 料斗上带有0.8k W附着式振动器, 使混凝土能连续均匀到过指定的管模位置。
喂料小车是喂料机的主要部件, 小车由调速电机驱动、沿专用轻轨行走。安装在喂料小车的喂料悬臂长近8m, 并安装有传送皮带, 对小车产生巨大的前倾弯力, 为保证喂料时喂料臂平直、顺畅作业, 在喂料小车上设计了配重, 同时将喂料臂按使用载重量设计成斜坡形, 保证了喂料臂的平直度。
2 结语
(1) 离心振动成型机的设计开发, 完全达到了产品技术性能要求, 产品应用于阿尔及利亚项目中。其技术指标和性能完全满足工程要求, 替代了进口设备, 具有较高经济效益和社会效益。
(2) 利用高速离心并经高频振动密实成型的半圆型预应力混凝土渠槽在国内尚未有同类规格的产品, 期有效长度为7m, 也是国内所没有的。本成果经查询应为实用新型产品, 填补了国内预应力混凝土输水渠槽生产的空白。
(3) 半圆型预应力混凝土输水渠槽具有强度高, 抗渗性好、架设容易, 取水方便, 节省水资源, 环保及经济实用等特点, 一般可满足0.1~1.5m3/s的引水要求。它适用于水资源缺乏, 地表渗水严重, 高洼不平的丘陵、平原等地区的大面积农田水利灌溉工程, 也可能过加设泵站提供远距离输水任务。在国内特别适用于西北黄土丘陵缺水地区、南方低矮丘陵、华北平原等不同地形, 有着广阔的发展空间。
摘要：对采用离心振动制管工艺生产半圆形、薄壳、超长的预应力砼输水渠槽设备进行了技术探讨、参数设计确定并试制。
椭圆形面积范文第3篇
在数控车削加工中, 椭圆类零件是一种较为常见的加工零件, 其轮廓通常由直线和椭圆弧曲线构成。对于这类包含了特殊的椭圆、抛物线方程的零件, 如果采用手工编程的方式, 数控程序编制人员, 只能利用宏程序进行编程加工, 而宏程序编程涉及到变量设定、程序语言结构设定、坐标平移变换等多种计算机及数学处理方法, 对程序编制人员的要求非常高, 编程花费的时间比较长, 计算容易出错, 导致工作效率较低, 无法满足企业的实际生产需要。但是若采用数控软件自动编程, 则可以明显提高编程效率和编程质量, 尤其是在外形轮廓是非圆弧的复杂曲面编程中, 更能发挥其优势。
自动编程就是利用计算机专用软件编制数控加工程序的过程。目前, 常见的数控车床自动编程软件有CAXA数控车, Mastercam, UG、Pro-E等。其中, CAXA数控车是我国自主研发的一款集CAD和CAM于一体的数控车床专用软件, 它具有零件二维轮廓建模、刀具路径模拟、切削验证加工和后置代码生成等功能。下面通过椭圆弧曲面配合零件的数控编程来介绍CAXA数控车在自动编程中的具体应用。
2特殊弧形零件分析
1) 零件图分析。
如图1和图2所示, 椭圆弧曲面配合件的轮廓线由直线、椭圆、螺旋线和圆弧所构成, 该零件图一的加工难点在于由R4的圆弧段、Φ30±0.03直线段和椭圆曲线相交 (或相切) 形成的光滑曲面的编程计算, 零件图二的加工难点在于椭圆弧曲线。若采用单件分别加工再配合, 则两椭圆相接处很容易出现接刀痕;若采用手工编程, 则各段曲线相切处的节点计算非常复杂, 必须借助计算机辅助绘图。另外该段椭圆弧曲面的轮廓变化为凹凸相间, 采用宏程序编程时只能使用G73循环指令, 该指令会导致出现多次走空刀的现象, 降低了加工效率。
因此利用CAXA数控车对椭圆弧配合零件进行自动编程, 椭圆零件造型如图3和图4所示。
2) 零件加工工艺分析。
此椭圆弧配零件的数控加工流程包括外轮廓、外沟槽、内孔和内螺纹的粗加工及精加工, 零件的加工难点在于椭圆弧形外轮廓的编程加工。因此, 下面着重介绍利用CAXA数控车软件对椭圆弧形配合件配合后的外轮廓粗加工编程。
在利用CAXA数控车软件对零件进行数控自动编程加工前, 首先要对零件进行加工工艺分析, 正确划分加工工序, 选择合适的加工刀具, 设置相应的切削参数, 确定加工路线和刀具轨迹, 以保证零件的加工效率和加工质量。
(1) 确定毛坯及装夹方式。
根据椭圆配合零件图, 配合件一和配合件二都选毛坯为Φ50×110的圆棒料, 材料为45钢。配合件一为带内螺纹孔的轴类零件, 配合件二为带外螺纹的轴类零件, 两者都使用普通三爪卡盘夹紧工件, 先分别对两个配合件进行单件加工, 只留下两个零件的椭圆弧曲面, 将两配合件进行螺纹配合后用三爪自定心卡盘夹紧配合件一Φ36的外圆柱面, 然后用顶尖顶住配合件二Φ26的右端面。
(2) 确定数控刀具及切削用量。
根据椭圆配合件特殊外轮廓的加工要求, 选择刀具及切削用量如表1所示。
3 CAXA数控车的加工设置
3.1毛坯及外轮廓的建模
在CAXA数控车软件中对加工对象进行轮廓建模时, 需要同时给出毛坯轮廓和加工对象的外轮廓, 轮廓的建模可以通过CAXA数车软件直接绘制, 绘制时只需要画出零件的加工轨迹轮廓, 不需要画出完整的零件图, 且无需考虑最后切断的加工长度和直径方向的余量, 直接按照椭圆弧配合件的外轮廓最终尺寸进行绘制, 加工余量则通过毛坯轮廓的建模来体现, 如图5所示。
3.2设置加工参数
1) 设置机床类型。
机床设置是针对不同的机床, 不同的数控系统, 设置特定的数控代码, 数控程序格式及参数, 并且生成不同的配置文件。生成数控程序时, 系统根据配置文件的定义, 生成用户需要的特定的代码格式的加工指令, 如图6所示。
2) 后置处理设置。
后置处理是针对特定的机床结合已经设置好的机床设置, 对后置输入的数控程序的格式, 如行号、数据格式、编程格式、圆弧控制方式等进行设置。如图7所示。
3) 设置刀具参数。
CAXA数控车在当前的轮廓车刀中, 只有一把名称为Lt0的车刀, 在加工中根据实际需要添加所需的各种车刀, 并设置好相应的刀具参数。如图8所示。
4) 设置粗加工参数。
根据加工工艺中先粗后精的加工原则, 首先对椭圆弧配合件的外轮廓进行粗车加工, 根据加工要求填写各项加工参数、进退刀方式、切削用量的粗车参数表, 加工参数和轮廓车刀选取如图9、图10、图11、图12所示。
5) 生成加工轨迹。
完成上述设定后按“确定”键完成设置, 系统在状态栏中将提示:[拾取加工工件表面轮廓]。按提示完成工件待加工表面轮廓的选择并按右键结束选择 (如图13所示) , 屏幕又提示:[拾取定义的毛坯轮廓]。按提示完成毛坯轮廓的选择并按右键结束选择 (如图14所示) , 屏幕将进一步提示:[输入进退刀点]。按提示拾取或用坐标直接输入进退刀点完成最后的操作。此时屏幕将以特殊颜色显示生成的刀具轨迹 (如图15所示) 。
6) 轨迹仿真。
为了检验轮廓草图、加工参数设置正确与否, 以及是否有过切行迹, 生成加工轨迹之后可以通过轨迹仿真 (图16) 来检验。
7) 生成G代码 (如图17) 。
程序的传送及零件的粗加工, 以及精加工参数的设置及加工在这里就不再赘述。
8) 加工完成后的零件造型图 (如图18所示) 。
4结论
通过在GSK980TDB数控车床上实体零件的加工结果表明, 利用CAXA数控车软件自动编程加工得到的椭圆弧配合件外轮廓曲面与手工宏程序编程加工得到的椭圆弧配合件外轮廓曲面相比, 前者表面光洁度较好, 配合处过渡自然, 加工表面质量高。另外, 由于自动编程代码可以通过通讯软件直接输入至数控系统, 避免了复杂的面板输入操作, 自动编程加工所需时间是手工编程加工所需时间的1/3左右, 因此大大提高了零件的加工效率。
CAXA数车软件具有应用灵活、针对性强的特点, 可以加工不同类型的回转体类零件。与目前市场上功能相似的同类软件 (例如Pro-E、UG) 相比, 该软件价格相对较低, 因此可以广泛应用于数控加工行业中。
摘要：本文通过利用CAXA数控车自动编程软件及相关通讯软件实现了椭圆曲面配合件在GSK980TDB系统数控车床上的车削加工, 保证了配合件的加工精度和生产效率。
关键词：CAXA数控车,椭圆零件,工艺分析,加工
参考文献
[1] 杨士军.CAXA数控车削加工.国防工业出版社.
[2] 黄丽芬.数控车床编程与操作:广数GSK980TD车床数控系统.中国劳动和社会保障部出版社.