技术摘要：
本发明涉及螺旋转子流量计技术领域，提供一种基于虚拟范成加工的螺旋转子建模方法，旨在解决传统螺旋转子建模方法根据啮合原理，通过推导建立端面轮廓曲线解析方程式以得到螺旋转子的端面轮廓曲线，然后以此为基础生成三维实体模型的众多缺点，包括以下步骤：步骤一、  全部
背景技术：
螺旋转子流量计是一种先进的容积式流量计，具有结构简单精巧、液流平稳、转矩 均匀、噪音低、重复性好、精度高等优点，广泛应用于石油、化工等各领域；在我国正逐步推 广应用，并具有相当大的市场潜力。 螺旋转子流量计的核心部件是一对相互啮合的螺旋型转子，其结构形状将直接影 响流量计的工作性能。螺旋转子流量计内的两转子平稳无干涉地转动，必须首先符合齿廓 啮合基本定律，即两转子工作齿面应是一对共扼曲面，以满足正确啮合的基本要求。此外， 作为容积式流量计，须具有良好的密封性，特别是要满足两转子齿间、齿顶齿根间的密封要 求；这就需要两转子轮齿应作无侧缝隙、无根隙啮合，在两转子全长上任意瞬时接触线均连 续不断。由于两转子属平面啮合，转子的螺旋型曲面是其端面齿形作螺旋运动形成的，故求 取端面齿形即解决了建模设计的核心问题。因技术保密和加工效率等原因，螺旋转子一般 都采用成形刀具来加工，但成形刀具价格高，且刀具磨损后很难再使用，故产品制造成本很 高，且不适合单件小批量生产。 为此，国内有技术人员尝试采用标准球头铣刀在数控加工中心上对螺旋转子进行 铣削加工，并开展了相关的研究，但在数控铣削加工编程前，须先求取螺旋转子的数字模 型。螺旋转子数字化建模的关键是求取其端面轮廓曲线，国内已发表的相关文献，均是根据 啮合原理，通过推导建立端面轮廓曲线解析方程式以得到螺旋转子的端面轮廓曲线；然后 以此为基础生成三维实体模型，这种建模方法存在以下缺点： 1、求解螺旋转子的端面轮廓曲线而推导建立的解析方程式比较复杂，在实际生成 中不便于应用； 2、所构建的螺旋转子模型，其轮齿啮合的正确性难以进行直观验证；故后续加工 的产品存在质量隐患； 3、螺旋转子端面轮廓曲线解析方程式的建立具有一定的限定条件，即当转子的齿 数在一定范围内发生变化时，方程式的求解结果须重新推导。 为此，我们提出了一种基于虚拟范成加工的螺旋转子建模方法。
技术实现要素：
(一)解决的技术问题 针对现有技术的不足，本发明提供了一种基于虚拟范成加工的螺旋转子建模方 法，克服了现有技术的不足，设计合理，结构紧凑，旨在解决传统螺旋转子建模方法根据啮 合原理，通过推导建立端面轮廓曲线解析方程式以得到螺旋转子的端面轮廓曲线，然后以 此为基础生成三维实体模型的众多缺点。 3 CN 111553037 A 说　明　书 2/6 页 (二)技术方案 为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现： 一种基于虚拟范成加工的螺旋转子建模方法，包括以下步骤： 步骤一、通过二维软件构建齿条型刀具，使用齿条型刀具对圆形转子毛坯模型Ⅰ进 行虚拟范成加工，模拟齿面开线形成过程，得到初步转子端面； 步骤二、以上述的初步转子端面作初步转子刀具，对圆形转子毛坯模型Ⅱ进行虚 拟范成加工，模拟齿面开线形成过程，得到二次转子端面； 步骤三、重合对比初步转子刀具和二次转子端面，并选取初步转子刀具的轮齿上 部和二次转子端面轮齿下部的相应曲线段，进行修正处理，得到三次转子端面； 步骤四、以上述的三次转子端面作修正转子刀具，并对圆形转子毛坯模型Ⅲ进行 虚拟范成加工，模拟齿面开线形成过程，得到修正转子端面； 步骤五、使用上述修正转子端面通过三维软件构建相应的空间螺旋线作为引导 线，经扫掠操作，生成螺旋转子的三维数字化模型； 其中，步骤三中，修正处理包括截取、拼接、整合处理。 优选的，所述步骤三中，修正处理具体按照以下步骤实施： S1、根据初步转子刀具和二次转子端面的重合关键特征点d，删除初步转子刀具各 轮齿的中间过渡线，保留四角的渐开线(如单个轮齿一侧的acd段)及齿顶圆； S2、选取二次转子端面轮齿的defgk曲线段，拼接至原初步转子刀具的中间部分； S3、对已拼接的defgk曲线段进行多次镜像处理，构建完整连续的转子端面轮廓曲 线； S4、得到由齿顶圆、渐开线、过渡曲线Ⅰ、齿根圆组成的三次转子端面基本轮廓； 其中，步骤S2中，二次转子端面上的defgk曲线段由渐开线de段、整个过渡曲线Ⅰ部 分efg段和齿根圆弧部分gk段组成。 优选的，所述步骤四之后， 将上述修正转子端面作为验证转子刀具，对圆形转子毛坯模型Ⅳ进行虚拟范成加 工，模拟齿面开线形成过程，得到校准转子端面，将修正转子端面与校准转子端面进行重合 对比，验证两者的轮廓曲线形状，在验证一致后，进入步骤五。 优选的，所述二维软件为计算机辅助绘图程序AutoCAD和由AutoLISP语言编程开 发的辅助赋值程序，三维软件为计算机辅助建模程序UG。 (三)有益效果 本发明实施例提供了一种基于虚拟范成加工的螺旋转子建模方法，具备以下有益 效果： 1、本发明采用简便直观的方法，快速求取螺旋转子端面轮廓曲线，进而方便地实 现螺旋转子数字化建模，便于在实际生成中的应用；更可直观验证所构建的螺旋转子模型 轮齿啮合的正确性，从而在加工前保证产品设计的可靠性。 2、本发明基于虚拟范成法加工方法，并采用特殊的处理流程，通过软件编程实现 螺旋转子流量计中螺旋转子端面轮廓曲线的求取，并可直观验证螺旋转子端面轮廓模型轮 齿啮合的正确性，满足螺旋转子轮齿正确啮合及两螺旋转子转动时密封性的要求。 4 CN 111553037 A 说　明　书 3/6 页 附图说明 下面将以明确易懂的方式，结合附图说明优选实施方式，对一种基于虚拟范成加 工的螺旋转子建模方法的上述特性、技术特征、优点及其实现方式予以进一步说明。 图1为本发明中螺旋转子的端面复合齿形结构示意图； 图2为本发明中齿条型刀具与圆形转子毛坯模型Ⅰ的模拟齿面开线示意图； 图2-1为本发明中圆形转子毛坯模型Ⅰ分度圆与齿条型刀具的齿条模数线示意图； 图3为本发明中初步转子刀具与圆形转子毛坯模型Ⅱ的模拟齿面开线示意图； 图4为本发明中初步转子刀具与二次转子端面的重合对比示意图； 图5为本发明中三次转子端面复合齿形结构示意图； 图6为本发明中修正转子刀具与圆形转子毛坯模型Ⅲ的模拟齿面开线示意图； 图7为本发明中两个修正转子端面的啮合示意图； 图8为本发明中对比修正转子刀具和修正转子端面的重合对比示意图； 图9为本发明图8中X结构放大示意图； 图10为本发明图8中Y结构放大示意图； 图11为本发明中螺旋转子实体的结构示意图； 图12为本发明中验证转子刀具与圆形转子毛坯模型Ⅳ的模拟齿面开线示意图。 图中：齿顶圆弧段L1、过渡曲线Ⅱ段L2、渐开线段L3、过渡曲线Ⅰ段L4、齿根圆弧段 L5、齿条型刀具H、圆形转子毛坯模型Ⅰ、初步转子端面A1、初步转子刀具O1、圆形转子毛坯模 型Ⅱ、二次转子端面A2、三次转子端面A3、齿顶圆弧段M1、渐开线段M2、过渡曲线Ⅰ段M3、齿根 圆弧段M4、修正转子刀具O2、圆形转子毛坯模型Ⅲ、修正转子端面A4、验证转子刀具O3、圆形 转子毛坯模型Ⅳ。