广东工业大学“数控技术”课程设计任务书
题目名称针对非圆曲线的CAM软件开发
学生学院机电工程学院
专业班级机械设计制造及其自动化/微电子
姓名
学号
一、课程设计的内容
用计算机高级编程语言（如VB，VC++等）来实现非圆曲线的计算机辅助制造(CAM)软件的开发，针对不同的非圆曲线，可任选（1）直线逼近（如等间距法、等弦长法、等误差法等）、或（2）圆弧逼近的方法产生节点。要求在满足允许误差的前提下，使得逼近的直线段或圆弧段的数量最少（即最优解），根据加工曲线轮廓自动生成刀具中心轨迹，自动生成加工NC代码，并能模拟实际加工走刀过程。
二、课程设计的要求与数据
具体的要求如下：
（1）列出一般的直线或圆弧逼近的算法（流程图）。
（2）列出改进的直线或圆弧逼近的算法（流程图）——即优化算法。比较改进前与改进后的两种算法结果。
（3）针对给定的某一由非圆曲线所构成的平面轮廓，根据指定的走刀方向、起刀点，自动生成CNC代码。
(4)有刀具自动补偿功能，根据给定的补偿量和进给方向自动计算刀具中心轨迹，有过切报警功能。
（5）在屏幕上显示该非圆曲线所构成的平面轮廓。根据给定的进给速度能模拟加工过程，并在屏幕上留下刀具所走中心轨迹。
目录
一、概述 (2)
二、凸轮机构的发展概况 (3)
三、课程设计任务 (3)
四、软件设计 (7)
1、程序设计语言的选择 (7)
2、程序算法的简述 (7)
3、设计的流程图 (7)
4、设计过程 (7)
5、调试结果和界面 (15)
五、总结 (16)
附:参考资料 (17)
一、概述：
首先介绍了凸轮机构的特点和在国内外目前的应用发展情况，介绍了凸轮仿真设计的系统的主要设计任务，包括在编程时所采用的曲线的类型及对函数式的分析情况。接着，介绍软件程序设计的各个过程，包括算法说明、流程图介绍。还介绍了软件测试结果。最后，对这次设计过程的心得体会。
Summary of the Contents:
Introduce cam organization present development at home and abroad at first , introduce cam main design task of system that emulation design, including the types of the curves adopted and situation of analysis on function type while programming. Then , introduce each course that the software designs program , including the algorithm is stated , flow chart introduction. Have also introduced the test result of the software. Finally, the gains in depth of comprehension to this design process.
二、凸轮机构的发展概况
凸轮机构是一个具有曲线轮廓或凹槽的构件.凸轮通常作等速转动,但也有做往复摆动或移动的.被凸轮直接推动的构件称为推杆.凸轮机构就是又凸轮,推杆和机架三个主要构件所组成的高副机构.凸轮的最大优点是:只要适当地设计出凸轮的轮廓曲线,就可以使推杆得到各种预期的运动规律,而且机构简单紧凑.
凸轮机构是间歇运动的常用机构之一，广泛用于轻工机械、纺织机械、包装机械、印刷机械、内燃机等各种自动机械中。
凸轮机构之所以能在各种自动机械中获得广泛的应用，除了它的最大优点外,还因为它兼有传动、导引及控制机构的各种功能。当凸轮机构用于传动机构时，可以产生复杂的运动规律，包括变速范围较大的非等速运动，以及暂时停留或各种步进运动；凸轮机构也适宜于用作导引机构，使工作部件产生复杂的轨迹或平面运动；当凸轮机构用作控制机构时，可以控制执行机构的自动工作循环。
人类对凸轮机构的认识由来已久，但直到十九世纪末，对凸轮机构还未曾有过系统地研究。随着工业化的发展，对高效的自动机械的需求大大增加，需要改善内燃机配气机构的工作性能，所以直到二十世纪初，凸轮机构的研究才开始受到重视。在二十世纪四十年代以后，由于内燃机转速增加，引起故障增多，才开始对配气凸轮机构进行深入研究，并从经验设计过渡到有理论根据的运动学与动力学分析。
现代机械日益向高速发展，凸轮机构的运动速度也愈来愈高。因此，高速凸轮的设计及其动力学问题的研究已引起普通重视，提出了许多适于在高速条件下采用的推杆运动规律，以及一些新型的凸轮机构。另一方面，随着计算机的发展，凸轮机构的计算机辅助设计和制造已获得普遍地应用，从而提高了设计和加工的速度及质量，这也为凸轮机构的更广泛应用创造了条件。
三、课程设计任务
（1）平面凸轮的数控加工程序的编制
设有凸轮如图1所示。凸轮转角t与
从动件位移s的关系即凸轮轮廓的展成平面
图如图2所示。
要求分析凸轮的曲线规律，设计一个软件
图1
能够用于平面凸轮的参数化绘图和生成数控加工的代码。
即：
1.有一个凸轮设计的友好界面；图1
2.能够按照用户要求生成凸轮的曲线
轮廓，对于非圆几何形状可采用直线或圆 弧逼近的方法生成曲线；
3.能够生成数控代码；
图2
凸轮设计中涉及的有关参数可自行设定，或参考图2中的参数。 （2）曲线的类型及函数式的分析
所谓推杆的运动规律,是指推杆在运动时,其位移s
速度v 和加速度a 随时间t 的变化的规律.又因为凸轮一般为等速运动,即其转角&与与时间成正比,所以推杆的运动规律更常表示为推杆的运动参数随凸轮转角&变化的规律.例如图2就是推杆位移随凸轮转角变化的运动线图.
下面分析各种设计凸轮的数学表达式:
首先，采用《机械原理》中的一般凸轮设计的几种运动方程式，并对此作了修改： 1、多项式运动规律
n n C C C C s δδδ++++=...2210 (1-1)
式中δ为凸轮的转角；s 为凸轮从动件位移；0C 、1C 、2C 、…为待定系数，可以利用边界条件等来确定。而常用的有以下几种多项式运动规律。
(1) 一次多项式运动规律(速度为常数)
δ10C C s += 1C dt
ds v ω==
0==dt dv
a 设取边界条件为
在起点处 0=δ，0=s . 在终点处 0δδ=，h s =.
则由式(1-2)可得00=C ，01/δδh C =，故从动件推程的运动方程为
0/δδh s =，回程时h 取负值。
(2) 二次多项式运动规律(加速度为常数)
