cadcam技术的键槽对称度测量仪虚拟设计(附件)
轴类零件对于键槽的对称度误差都有较高的精度要求，因为它对相互传动零件的配合精度、装配完成的质量和加工生产效率都会产生较大的影响。在实际生产中，对于有较高对称度误差要求的零件，通常都是将测量件的自身误差换成零件配合之间的相关偏差后进行检测，或者设计制造出专用的量具进行测量，以上这些常规检测方法存在检测效率较低、测量周期较长、经济成本较高等许多缺点；而且有的方法只能定性检查零件的对称度误差，没有确定的数值；还有的只能在结束加工后检验加工的对称度是否合格，但是不能获得具体的对称度误差值或零件在加工时所留的余量值；还有的误差计算较为复杂，增大了加工难度。鉴于以上这些客观存在的检测问题，作者虚拟设计出了键槽对称度测量仪，可以使这些问题得到相对好好的解决方案。关键词 键槽，对称度，三维造型，虚拟加工
目 录
1 引言 1
1.1 国内外研究现状 2
1.2 本课题研究的主要任务 3
1.3 本课题研究所需途径 4
2 键槽对称度测量仪主要设计过程 6
2.1 键槽对称度测量仪初步设想 6
2.2 键槽对称度测量仪雏形设计 6
2.3 键槽对称度测量仪完善设计 19
3 量具材料的选用 21
4 量具的使用及维护保养 23
5 典型零件的Mastercam虚拟加工 23
6 环保 27
结 论 28
致 谢 29
参 考 文 献 30
1 引言
量具及其测量技术被誉为机械制造工业的核心，它已经成为在精密型大型机械设备加工中的必不可少的核心技术。自改革开放以来，我国经过了几代人的不懈努力，目前国内的量具产业已经发展迅速，尤其是是劳动密集型的量具产业目前已经获得了很大的发展。我国具有一定规模的量具生产企业已经有了近百家，而且能够生产的量具产品类型多种多样。近些年来，机械零件正在不断发展，正趋向于小而精密以及复杂的方向，对零件几何公差的精度要求也越来越高，同时如何测量几何误差也变得越来越困难，如何测量得到精准的几何误差也逐渐成为机械制造行业关心的热点问题。
在传动机构的机械连接件当中，键的种类比 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: #351916072#
较多，应用广泛。键槽包括轴类
零件槽、轮毂(孔)槽、轴类零件或孔类零件的侧面槽和端面槽，它们的形成原理
都是相似的，所以可以统称为键槽。键槽对称度的测量是测量对称度误差中的一
种重要形式,键槽对孔中心的不对称度会严重地影响到键在运动受载过程中的均
匀性以及拆装的难易程度，一般键槽对孔类零件中心的平行度和对称度等都会有
比较高的精度要求，因为它对装配件配合时的精度要求、装配完成的质量以及生
产零件的效率势必都会产生重大的影响。
/
图11 键槽对称度的测量方法
目前为止，大部分企业在加工轴类零件键槽时，往往都釆用间接测量方法，测量键槽的对称度和平行度，例如对刀法和目测法。这样的测量方法在现场操作加工时很不方便，而且准确性也比较差。为了解决轴径上对称度、平行度检测难和测量精度差和检测效率低下等的键槽存在的问题，我们以CAD/CAM为基础， 以游标卡尺的结构为参照，并结合Soildworks进行实体造型、运动仿真和运动
干涉检查等，虚拟设计出了键槽对称度测量仪。
本次设计的键槽对称度测量仪较传统的测量方法来说，具有以下几个明显的优点：结构较新颖、检测精度较高、使用更灵活等，它是用来检测加工的轴、孔类零件的理想型精密测量键槽的量具。键槽对称度测量仪可以实现实际尺寸的定位和计算的功能，消除了轴类零件加工时产生的加工偏差对键槽的影响，不需要换算相关偏差，去除了现有量具的弊端；使其结构更加合理化，测量数据更加精确化，使用更方便快捷，可作为理想的测量对称度误差的量具。
1.1 国内外研究现状
对称度误差是几何误差中的重要误差之一，其精度直接影响了键连接的质量，因此国际上许多学者对其进行了大量的钻研。比如WANG等人提出的基于轮廓特征的未分段的真实图片对称度通用检测的框架；BOKELOH等人提出的一种新的算法用来严格检测对称度，通过用平移、旋转和镜像的绘图方法重新建立曲面模型；周圣铧等人提出的定位最小包容区域法，其通过评定面与面之间对称度误差的数学模型和方法来验证算法；赵小明等人提出的利用通用计量器具来实现对称分布的双键槽对称度误差测量方法。即使到目前为止，对于对称度误差的测量研究一直在进行中。
目前市场上在售的部分键槽对称度测量仪，有的精度较低，有的成本较高，有的操作复杂,不便于加工现场使用,使得产品质量无法控制，形状结构较为复杂，操作也不方便，通用性较差，价格也比较贵。如图12所示。
/
图12 市场现有键槽对称度测量仪
从全球角度来看，国外研究形位误差的时间比较早,查找资料可以了解到它是从研究直线度误差开始,再到对平行度、垂直度、对称度等这些形位误差的测量并加以研究。较早的键槽对称度测量装置是由瑞士BBC公司生产的，它是以键槽底面为定位面来进行测量的，但是该仪器在技术上存在许多不足。美国、日本等国家的部分地区在形位误差的测量理论研究和测量技术研发方面都有较高水平且发展较快,这些都有史可寻，比如发表的技术文献杂志和测量仪器生产制造商生产的各种先进测量设备。由上海闵行仪器厂生产的对称度测量仪与BBC公司生产的产品存在类似问题且成本较高。由哈尔滨某学院设计的键槽对称度测量仪，测量前的调整工作较为繁琐。从20世纪早期到现在，对于键槽对称度的测量研究从未停止过。但几乎都是基于原理误差、经济成本、结构简易和精度要求方面来对键槽对称度测量仪进行设计改进。本次课题也是沿着这些方面进行设计改进。
1.2 本课题研究的主要任务
本课题研究的主要内容为在CAD/CAM技术的基础上虚拟设计出一款键槽对称度测量仪。
传统的测量仪的设计都是基于二维制图软件的，其往往要经历图纸的设计、模型的制作、图纸的修改、试验样机的成功制造、生产批量化的开发过程，其中包含的开发周期较长，且经济性较低，已经无法满足市场上多变的需求。随着我国经济水平的迅猛发展和国际三维制造技术的日趋完善，传统测量仪的设计已经被发展迅猛的当代市场所淘汰。本次设计所采用的虚拟装配技术是以计算机为主，在零件的设计阶段同时实时模拟出零件设计的全过程，随后通过计算机中的三维软件模拟虚拟制造，经过测量分析、建造模型、零件可视化的过程后进行约束装配，根据所设计零件的形状尺寸和制造精度要求，真实的模拟零件制造加工的全过程。
目 录
1 引言 1
1.1 国内外研究现状 2
1.2 本课题研究的主要任务 3
1.3 本课题研究所需途径 4
2 键槽对称度测量仪主要设计过程 6
2.1 键槽对称度测量仪初步设想 6
2.2 键槽对称度测量仪雏形设计 6
2.3 键槽对称度测量仪完善设计 19
3 量具材料的选用 21
4 量具的使用及维护保养 23
5 典型零件的Mastercam虚拟加工 23
6 环保 27
结 论 28
致 谢 29
参 考 文 献 30
1 引言
量具及其测量技术被誉为机械制造工业的核心，它已经成为在精密型大型机械设备加工中的必不可少的核心技术。自改革开放以来，我国经过了几代人的不懈努力，目前国内的量具产业已经发展迅速，尤其是是劳动密集型的量具产业目前已经获得了很大的发展。我国具有一定规模的量具生产企业已经有了近百家，而且能够生产的量具产品类型多种多样。近些年来，机械零件正在不断发展，正趋向于小而精密以及复杂的方向，对零件几何公差的精度要求也越来越高，同时如何测量几何误差也变得越来越困难，如何测量得到精准的几何误差也逐渐成为机械制造行业关心的热点问题。
在传动机构的机械连接件当中，键的种类比 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: #351916072#
较多，应用广泛。键槽包括轴类
零件槽、轮毂(孔)槽、轴类零件或孔类零件的侧面槽和端面槽，它们的形成原理
都是相似的，所以可以统称为键槽。键槽对称度的测量是测量对称度误差中的一
种重要形式,键槽对孔中心的不对称度会严重地影响到键在运动受载过程中的均
匀性以及拆装的难易程度，一般键槽对孔类零件中心的平行度和对称度等都会有
比较高的精度要求，因为它对装配件配合时的精度要求、装配完成的质量以及生
产零件的效率势必都会产生重大的影响。
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图11 键槽对称度的测量方法
目前为止，大部分企业在加工轴类零件键槽时，往往都釆用间接测量方法，测量键槽的对称度和平行度，例如对刀法和目测法。这样的测量方法在现场操作加工时很不方便，而且准确性也比较差。为了解决轴径上对称度、平行度检测难和测量精度差和检测效率低下等的键槽存在的问题，我们以CAD/CAM为基础， 以游标卡尺的结构为参照，并结合Soildworks进行实体造型、运动仿真和运动
干涉检查等，虚拟设计出了键槽对称度测量仪。
本次设计的键槽对称度测量仪较传统的测量方法来说，具有以下几个明显的优点：结构较新颖、检测精度较高、使用更灵活等，它是用来检测加工的轴、孔类零件的理想型精密测量键槽的量具。键槽对称度测量仪可以实现实际尺寸的定位和计算的功能，消除了轴类零件加工时产生的加工偏差对键槽的影响，不需要换算相关偏差，去除了现有量具的弊端；使其结构更加合理化，测量数据更加精确化，使用更方便快捷，可作为理想的测量对称度误差的量具。
1.1 国内外研究现状
对称度误差是几何误差中的重要误差之一，其精度直接影响了键连接的质量，因此国际上许多学者对其进行了大量的钻研。比如WANG等人提出的基于轮廓特征的未分段的真实图片对称度通用检测的框架；BOKELOH等人提出的一种新的算法用来严格检测对称度，通过用平移、旋转和镜像的绘图方法重新建立曲面模型；周圣铧等人提出的定位最小包容区域法，其通过评定面与面之间对称度误差的数学模型和方法来验证算法；赵小明等人提出的利用通用计量器具来实现对称分布的双键槽对称度误差测量方法。即使到目前为止，对于对称度误差的测量研究一直在进行中。
目前市场上在售的部分键槽对称度测量仪，有的精度较低，有的成本较高，有的操作复杂,不便于加工现场使用,使得产品质量无法控制，形状结构较为复杂，操作也不方便，通用性较差，价格也比较贵。如图12所示。
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图12 市场现有键槽对称度测量仪
从全球角度来看，国外研究形位误差的时间比较早,查找资料可以了解到它是从研究直线度误差开始,再到对平行度、垂直度、对称度等这些形位误差的测量并加以研究。较早的键槽对称度测量装置是由瑞士BBC公司生产的，它是以键槽底面为定位面来进行测量的，但是该仪器在技术上存在许多不足。美国、日本等国家的部分地区在形位误差的测量理论研究和测量技术研发方面都有较高水平且发展较快,这些都有史可寻，比如发表的技术文献杂志和测量仪器生产制造商生产的各种先进测量设备。由上海闵行仪器厂生产的对称度测量仪与BBC公司生产的产品存在类似问题且成本较高。由哈尔滨某学院设计的键槽对称度测量仪，测量前的调整工作较为繁琐。从20世纪早期到现在，对于键槽对称度的测量研究从未停止过。但几乎都是基于原理误差、经济成本、结构简易和精度要求方面来对键槽对称度测量仪进行设计改进。本次课题也是沿着这些方面进行设计改进。
1.2 本课题研究的主要任务
本课题研究的主要内容为在CAD/CAM技术的基础上虚拟设计出一款键槽对称度测量仪。
传统的测量仪的设计都是基于二维制图软件的，其往往要经历图纸的设计、模型的制作、图纸的修改、试验样机的成功制造、生产批量化的开发过程，其中包含的开发周期较长，且经济性较低，已经无法满足市场上多变的需求。随着我国经济水平的迅猛发展和国际三维制造技术的日趋完善，传统测量仪的设计已经被发展迅猛的当代市场所淘汰。本次设计所采用的虚拟装配技术是以计算机为主，在零件的设计阶段同时实时模拟出零件设计的全过程，随后通过计算机中的三维软件模拟虚拟制造，经过测量分析、建造模型、零件可视化的过程后进行约束装配，根据所设计零件的形状尺寸和制造精度要求，真实的模拟零件制造加工的全过程。
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