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问渠凸轮使用说明

互动版帮助（目录导航、案例、小计算器、试一试）：https://wenquestrobotics.com/cam/help/，软件右上角“？帮助”直接打开对应一节；FreeCAD 版随工作台下载包。本页是文字版。

网址：https://wenquestrobotics.com/cam/（官网“解决方案 → 行业专用软件 → 凸轮设计与制造”，产品页 /cases/cam.html）。 演示不用登录；项目自动存在你自己的浏览器里，也可以“保存为文件”带走、“打开文件”接着做。开通了的企业登录后还可以把项目存到云端，同单位的人共用（第八节）。

一、从头设计一个凸轮（以缝纫机挑线槽凸轮为例）

  1. 点 新建，左上角改项目名称。
  2. 机构页：
  3. 从动件选“摆动”，接触选“滚子”，勾“槽凸轮（形封闭）”；
  4. 填基圆半径 r_b、滚子半径 r_r、中心距 a、摆杆长 L、接触宽度 b；
  5. 凸轮转向按实际选逆时针或顺时针。
  6. 运动程序页：一行一段，类型选“升 / 停 / 回”，填转角（度）、行程（摆动从动件是摆角，度），选运动规律。
  7. 所有段加起来必须是 360°，右下角“合计”变绿才算对；
  8. 不想用公式的，勾“用点表”，直接贴转角和位移两列（每行一个点，至少 8 个），按周期三次样条连起来。
  9. 载荷与材料页：转速、从动件当量质量（摆动的是转动惯量）、弹簧刚度和预压量、工作载荷、两种材料的弹性模量和泊松比。不填的项目，相关校核就是“未知”。
  10. 校核限值页：许用压力角（推程、回程）、许用接触应力、最小曲率半径。软件不替你编许用值。
  11. 中间看凸轮转动：播放 / 暂停，拖“凸轮转角”滑块，或者直接在下面任一条曲线上点、拖，凸轮跟着转到那个角度。红线是接触点法线，蓝虚线是从动件运动方向，两者夹角就是压力角。
  12. 右边 校核：每一项是 合格 / 不合格 / 未知 / 不适用，总体结论取最差的一项。“未知”下面有提示，告诉你缺什么。
  13. 压力角或根切不合格时，到“机构”页点 求最小基圆：按许用压力角和曲率要求求出最小基圆半径并填进去。
  14. 点 计算书：输入、运动程序（含 Cv、Ca）、校核、全部曲线、凸轮廓线、方法与依据排在一页里；点“打印 / 存为 PDF”，在浏览器打印对话框里选“另存为 PDF”。

二、校核项说明

校核 怎么算 需要填
无刚性冲击 / 无柔性冲击 段与段接头处速度、加速度是否连续 —
推程 / 回程最大压力角 接触点法线与从动件运动方向的夹角 许用压力角
不根切 理论廓线外凸处曲率半径大于滚子半径；槽凸轮两侧都查 滚子半径
实际廓线最小曲率半径 廓线一、二阶导数 可选：最小曲率半径限值
高速不跳离 弹簧力 + 载荷 + 惯性力始终大于 0，算出不跳离的最高转速；槽凸轮是形封闭，不适用 转速、质量、弹簧
滚子换侧次数（槽凸轮） 接触力换向的次数，每次都在槽间隙处有冲击 转速、质量
最大接触应力 赫兹线接触 材料、接触宽度、许用接触应力
凸轮轴峰值力矩 接触力 × 类速度 转速、质量

三、制造（顶部“制造”）

  1. 选加工方式：磨削 X–C（凸轮磨床，凸轮随 C 轴转、砂轮沿 X 进退）、铣削 XY（加工中心）或慢走丝（只出 DXF 和点表）。
  2. 填刀具半径（砂轮或铣刀）和弦高公差（默认 0.001 mm）。槽凸轮的刀具半径不能大于滚子半径；等于时一刀同时磨出两侧。
  3. “机床设置”里的数值是示例：X 轴半径值还是直径值、磨削时凸轮转速、各遍留量、光磨圈数、程序号；铣削的主轴转速、进给、每层切深、安全高度、顺铣。请按本厂设备改。
  4. 中间看机床上的凸轮：磨削时凸轮按 C 转、砂轮在 X 轴上进退；铣削时刀具沿刀心轨迹走。红点是仿真里最大过切处，绿点是最大欠切（多肉）处。
  5. 右边校核：
  6. 不过切：凹处曲率半径必须大于刀具半径，否则会把凹处磨坏（大砂轮最常见）；
  7. X–C 能走：刀心轨迹对凸轮中心不是“星形”时 X–C 走不了，改铣削或换小砂轮；
  8. 程序仿真偏差：软件把导出的程序文本重新读一遍，让刀具扫过毛坯，和设计廓线比；不超过弦高公差 + 0.1 µm 为合格（这只说明程序没问题，零件公差由企业自己定）。
  9. 下载：加工程序 .nc、廓线 .dxf（R12 多段线）、点表 .csv（每 0.5° 一行：升程和廓线坐标）、三维模型 .step。
  10. 外廓凸轮的厚度取接触宽度；槽凸轮要另填毛坯半径和盘厚，槽深取接触宽度。不画轴孔和键槽。
  11. 下载 STEP 时会显示 B 样条拟合的最大偏差（一般在 0.01 µm 量级）。
  12. 砂轮修整后没更新半径：填实际砂轮半径，点“算误差”，看用旧半径的程序磨出来廓线和升程各差多少。

四、测量与补偿（顶部“测量与补偿”）

  1. 选数据格式：
  2. 升程表（转角, 升程，每行一个点）：用与设计相同的从动件，或把测量仪设成同样的滚子半径和偏距测得；摆动从动件的升程用度；
  3. 廓线 XY 点：凸轮坐标系下的廓线点（外廓或槽内侧壁）。
  4. 粘贴数据或选文件。想先看效果，点“载入合成测量数据（演示）”——这是软件按设计升程加上已知误差造出来的，只作演示。
  5. “自动对相位”：测量零位没和零件（键槽、销孔）对准时勾上，软件求相位差；零位已经对准时不要勾，结果更准（自动对相位会把一部分形状像“错开一点角度”的误差当成相位差）。
  6. 填转速（不填用设计转速）和许用加速度误差，点“分析”。看：
  7. 相位差、基圆 / 零点误差；
  8. 误差曲线、谐波柱状图（红 = 1 阶偏心和装夹，黄 = 低阶热处理变形等，蓝 = 高阶机床和颤振；低阶到第几阶可改）；
  9. 误差引起的加速度误差曲线和峰值，以及“这样的误差最高能跑多少转”，表里还列出该转速下每阶允许的最大幅值（超了标红）。
  10. 补偿：选要修的阶次（例如 1–6），点“生成补偿程序”。软件把这些阶次的误差反向加到运动程序上，按“制造”里的刀具和机床重新出程序，并预测补偿后剩下的误差（就是没选的那些阶次）。下载补偿后的 .nc。
  11. 点“记下这次测量”，结果记在项目里（保存为文件时一起带走），同一批凸轮可以看趋势。
  12. 计算书里会多出“制造”和“测量与补偿”两节（做过才出现）。

五、凸轮系统（以加工中心换刀机构为例）

一台机器往往是一根凸轮轴上装几个凸轮，各管一个动作，彼此要错开。“示例…”里选“加工中心凸轮式换刀机构”：弧面分度凸轮转换刀臂（停—转 65°—停—转 180°—停—回 65°），槽凸轮 + 摆杆让换刀臂下拔、上插。

  1. 系统设计（顶部第一个）
  2. 左边按页签填：凸轮轴与驱动（转速、起动/制动转角、惯量、传动比、效率；电机额定值照样本填，不填就是“未知”）、每个凸轮（运动程序、尺寸、输出惯量和负载、弹性频率）、联锁与限值。
  3. 中间是时序图（凸轮轴转一圈各凸轮的位置，阴影是运动段，下面一行是时间；点或拖时序图可以选转角），凸轮轴转矩和电机转矩曲线。
  4. 右边是校核：联锁（前一个动时后一个必须停着）、电机峰值/均方根转矩和转速、弧面凸轮的压力角、啮合、筋厚、根切、接触应力，槽凸轮的各项。
  5. 下面是停歇段残余振动（每个停歇段开始时刀尖还在晃多少）和设计搜索：每种运动规律都试一遍；填了允许振动或电机额定值时，再求满足它们的最高转速。点“采用”换上那种规律。
  6. 三维与制造：整机动画（拖动旋转、滚轮缩放、可暂停和拖转角）。弧面凸轮的模型按加工方法生成（与滚子同尺寸的刀具沿每个滚子的路径扫过毛坯）；可下载弧面凸轮 STL、四轴（A 凸轮 + B 转台）加工程序 .nc、换刀臂 STEP。
  7. CAE 分析：换刀臂的有限元强度、固有频率、疲劳寿命，以及整机多体动力学（MuJoCo）与本软件解析结果的对照。
  8. 没登录也能看示例的预先算好的结果；提交新的计算要用问渠企业账号登录，计算在问渠数字工厂的计算服务上排队，每个单位每天有用量上限。
  9. 注意：表里的“固有频率”是换刀臂本身（孔固定）的频率，系统振动用的是含传动链的整体频率，两者不同。
  10. 计算书：参数、运动程序、时序图、全部校核、转矩与振动、CAE 结果、方法与依据，可打印或存 PDF。

五之二、圆柱凸轮（第 8 步）

圆柱外面开一条槽，凸轮转一圈，槽推着滚子沿凸轮轴向往复（直动），或推着摆杆摆动（摆杆支点轴与凸轮轴垂直）。槽两侧形封闭，不用弹簧。

  1. 新建：顶栏“新建…”选“圆柱凸轮”；或在“示例…”里打开“自动机送料圆柱凸轮”“摆动拨叉圆柱凸轮”。
  2. 运动程序：和盘形凸轮一样，8 种运动规律拼成一圈；直动用毫米，摆动用角度（在“机构”里换从动件时自动换算）。
  3. 机构：从动件（直动 / 摆动）、滚子（圆柱 / 锥形）、节圆柱半径（滚子中点到凸轮轴线）、滚子半径（锥形取中点）、滚子在槽里的长度、槽侧间隙、滚子端到槽底间隙、凸轮长度；摆动还要摆杆长。
  4. 锥形滚子的锥顶在凸轮轴线上：停歇时纯滚动，运动时滑动也比圆柱滚子小。
  5. “求最小节圆柱半径”：在“校核限值”里先填许用压力角，软件找出压力角不超、不根切的最小节圆柱半径。
  6. 中间的图：“三维”是凸轮转动、滚子和从动件跟着走（鼠标拖动可转视角）；“槽展开图”是把凸轮外圆展开，黄色是滚子当前位置，点一下就转到那个角度。
  7. 校核：压力角（沿槽深变化，槽底处最大，按槽底给结论）、根切、槽侧面最小曲率半径、接触应力（线接触，长度取滚子在槽里的长度）、凸轮轴力矩、滚子换侧次数、滚子滑动、槽到端面的壁厚。没填的限值结果是“未知”，不算合格。
  8. 计算书：有机构参数、运动程序、校核、曲线和槽展开图。
  9. 凸轮系统：系统文件里的凸轮可以是圆柱凸轮（"type": "cylindrical"），时序、转矩、振动、设计搜索照用。
  10. 制造（四轴加工）：顶部点“制造”。机床是带回转工作台的加工中心：A 转凸轮毛坯，X 沿凸轮轴线，刀轴沿半径（Z）；摆动从动件的滚子轴线会横移，Y 也跟着走。
  11. 刀具半径不填 = 与滚子同样大小，沿滚子轴线一刀成槽，槽侧面就是滚子扫出的面；填小一号的刀，两侧各走一刀。锥形滚子只能用同样锥度、同样大小的锥度刀（锥顶在凸轮轴线上）。
  12. 点“生成程序并仿真”：程序按弦高公差布点，运动程序每段的起止处一定有点（停歇段就是一条精确的直线）；程序读回来让刀具扫过毛坯，与精确槽侧面比法向偏差，过切不超过弦高公差才算合格。
  13. 可以下载四轴加工程序 .nc 和按加工方法生成的三维模型 .stl（毛坯减去刀具扫过的槽，与 FreeCAD 精确实体同一组曲面）；计算书里加“四轴加工”一节。机床参数是示例值，请按本厂设备改。
  14. 有槽侧间隙时，程序两侧各走一刀，每侧槽侧离开滚子半个间隙。
  15. 摆动从动件的滚子轴线不过凸轮轴线，刀具也一样：沿凸轮轴线方向剖开看，槽底比槽口略宽（槽侧有一点倒扣），这是加工出来的真实形状，三维模型和 FreeCAD 实体都照实做出。
  16. FreeCAD：用网页版“保存为文件”存下项目，在 FreeCAD 的“问渠 → 凸轮”里打开：精确实体（槽侧面按啮合方程拟合，偏差 ≤ 0.25 µm）、滚子，属性 Angle（凸轮转角）让凸轮转、滚子跟着走；导出 STEP、工作图（端视图、侧视图、参数、运动程序、槽中心线展开坐标）和四轴程序。
  17. “测量与补偿”只对盘形凸轮开放。

六、在 FreeCAD 里用（第 5 步）

网页版里点“下载 → FreeCAD 工作台 .zip”（“三维与制造”和“制造”页都有）。

  1. 装 FreeCAD 1.1。把压缩包里的 Mod\WenQuest 文件夹复制到 FreeCAD 的用户 Mod 目录，重启 FreeCAD： 目录在哪：在 FreeCAD 的 Python 控制台输入 App.getUserAppDataDir() 回车，显示的文件夹里的 Mod（没有就新建）。 FreeCAD 1.1 一般是 Windows %APPDATA%\FreeCAD\v1-1\Mod，macOS ~/Library/Application Support/FreeCAD/v1-1/Mod，Linux ~/.local/share/FreeCAD/v1-1/Mod，以控制台显示的为准。 已经装过问渠数字工厂的宏包也没关系：解压到同一个 WenQuest 文件夹，两边的按钮都在。
  2. 工作台列表里选“问渠”，点“凸轮”，选网页版“保存为文件”存下的项目（examples 文件夹里有示例）。
  3. 软件用与网页版同一个计算内核重算校核，结果逐项相同（在“报告视图”里看摘要），并建出零件：
  4. 盘形 / 槽凸轮：与网页版 STEP 同一个实体。槽凸轮要在项目里填毛坯（半径、板厚），没填时只建示意件，不导出。
  5. 弧面分度凸轮：精确实体。工作面（滚子接触的两侧齿面）按啮合方程求出，偏差 ≤ 0.25 µm，与网页版的四轴程序对照在弦高公差内；槽底按刀具端面直径扫出，比平底刀实际加工最多多留约 0.7 mm 的料（非工作面，偏安全）。
  6. 换刀臂（凸轮系统里有换刀臂时）。
  7. 凸轮系统按时序装配：在模型树里选“凸轮系统”，改属性 Angle（凸轮轴转角），转塔和换刀臂按时序转、上下动。
  8. 导出：在 Python 控制台运行 import wq_cam; wq_cam.run_headless("项目.wqcam.json", "输出文件夹")，输出到指定文件夹：凸轮和换刀臂的 STEP（示意件不导出）、加工程序（弧面凸轮、圆柱凸轮的四轴程序；盘形凸轮在网页版“制造”里填了刀具时出程序）、 盘形 / 槽凸轮的点表 CSV、每个零件一张 A3 工作图（SVG，用浏览器打开可打印成 PDF；技术要求留给工程师填）。
  9. 缺 Python 包（scipy、shapely）时点“凸轮”会提示一条安装命令，整行粘贴到 FreeCAD 的 Python 控制台里运行（命令会自动找到 FreeCAD 自带的 Python，没有 pip 先补上，再装缺的包），装完重启 FreeCAD。弧面凸轮建模约一分钟。

七、AI 起草（第 6 步，要登录）

AI 只起草，判定全由代码；草稿要你点“采用”才进项目。每人每天 30 次（三项共用）。

  1. 一句话起草运动程序：在“运动程序”上方点“AI 起草”，写一句要求，例如“主轴转一圈：前 100° 用摆线规律推出 40 mm，停 80°，再用 120° 退回，其余停着”。
  2. 草稿表里黄色的格子是句子没给的数：软件不替你编，在句子里补上再起草，或采用后在表里填。
  3. AI 自己写了句子里没有的数，会被清空并提示；蓝色的数是代码补的（一圈剩下的停歇角、回到起点的行程、分度凸轮的净分度）。
  4. 草稿可用时，按当前机构先把全部校核算一遍给你看；满意再点“采用这个草稿”，不满意点“撤销采用”回到原来的程序。
  5. 运动规律是 AI 的建议（鼠标停在行上可看理由）；句子里点名的规律照用。
  6. 校核解释：校核栏下点“AI 解释这些校核”，用白话说哪几项不合格或未知、可以怎么改。文字里的每个数都和校核结果核对过，含其他数的句子整句删掉。
  7. 计算书设计说明：打开计算书，“设计说明”一节可以自己写，也可点“AI 起草设计说明”再改；随项目保存，打印时只印文字。
  8. 国内服务器用 DeepSeek，美国服务器用 Claude；每次调用都留记录（谁、哪项、句子前 200 字、是否通过代码检查），不存项目全文。

八、云端项目（第 7 步，开通的企业账号）

和缝纫机设计软件是同一份企业开通：开通了的单位，成员登录后把项目存到云端，换台电脑、换个人都能接着做。没登录或没开通时一切照旧（浏览器里自动保存、保存为文件）。

  1. 登录：顶栏右边点“登录”，用问渠账号登录后回到凸轮页面；顶栏显示你的名字和单位。
  2. 存到云端：点顶栏“云端项目”→“存到云端…”，写个名称→“存为新项目”。单个凸轮和凸轮系统都能存；左下角显示“云端：名称，第几版”。
  3. 以后保存：照常改（改动先自动存在本机），改好了点“云端项目”→“保存到云端”，存成新的一版。想留一份不同的，用“另存一份…”。
  4. 打开：“云端项目”里“本单位的项目”列出名称、类型、版本、最后谁在什么时候存的；点一下就打开。打开示例、新建或打开文件，就和云端项目脱开（不会误存到别的项目上）。
  5. 两人同时改：不锁定。如果你打开之后同事已经存过新版，你再保存时会提示“某某在几点存过第几版……所以没有保存”，可以选：
  6. 把我的另存一份：你的修改存成一个新项目（名称后加“（我的）”，可以改），对方的版本不动；
  7. 打开对方的版本：换成对方存的内容（放弃你没存的修改）。
  8. 历史版本：每个项目保留最近 20 版，展开“历史版本”看每一版是谁、什么时候存的；点“恢复这一版”把它存成新的一版（不删除任何一版）。
  9. 删除：列表里点“删除”，再点一次“确定删除？”。谁建、谁存、谁恢复、谁删，平台都留记录。
  10. 限制：每家单位最多 500 个云端项目，单个项目 2 MB 以内（测量记录很多时可能超过，可先清理测量记录或存成文件）。

九、示例

“示例…”下拉里有六个虚构参数的示例：挑线槽凸轮、送布抬牙凸轮（5000 r/min 下跳离不合格，作反例）、包装机推料凸轮、加工中心凸轮式换刀机构（凸轮系统）、自动机送料圆柱凸轮（直动、锥形滚子）、摆动拨叉圆柱凸轮（摆动、圆柱滚子）。 网址后加 ?example=编号 直接打开某个示例，加 &embed=1 是只看动画和校核的嵌入版（产品页右边就是它）。

十、给维护的人