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| 沈陽機床配件棱體成形車刀的計算機輔助設計 | | 發布者：admin 日期：2012/6/14 點擊：873 | | | | 沈陽機床配件成形車刀是切削加工中常用的加工回轉體沈陽機床配件成形表面專用刀具，其切削刃形狀是根據被加工回轉體表面廓形設計的。采用成形車刀加工不僅可保證穩定的加工質量，而且生產率高、刀具可重磨次數多、使用壽命長。但傳統的成形車刀手工設計方法設計周期長、工作量大、設計精度不高。為縮短設計周期，提高設計精度，我們開發了棱體成形車刀計算機輔助設計系統。2 系統構成及運行環境 圖1 棱體成形車刀CAD系統以AutoCAD R2000為支撐平臺，利用Visual C++ 6.0和AutoCA沈陽機床配件D R2000提供的Object ARX 3.0二次開發工具將應用程序編譯成ARX動態鏈接庫，在AutoCAD環境下加載運行。系統界面采用中文交互式操作，且每步操作均有提示。系統采用模塊化結構設計，由初始化設置、刀具結構設計、廓形設計、圖形生成及尺寸標注、圖形輸出等功能模塊構成(見圖1)。3 棱體成形車刀的CAD 設計方法 成形車刀的前、后角是通過安裝形成的。設計時，在系統提示用戶選擇工件材料后，系統可根據所選材料自動確定成形車刀的前角gf和后角af。1.刀具結構的設計 棱體成形車刀的裝夾部分采用燕尾結構，這種結構夾固可靠，能承受較大切削沈陽機床配件力。棱體成形車刀的主要結構參數包括刀體總寬度Lc、刀體高度H、刀體厚度B、燕尾結構尺寸等。a.刀體總寬度Lc 成形車刀的刀體總寬度Lc與切削刃總寬度Lcˊ相等，即Lc=l+a+b+c+d。式中各尺寸含義如圖2所示。l為工件廓形寬度；a為避免切削刃轉角處過尖而附加的切削刃寬度，取a=0.5～3mm；b為考慮工沈陽機床配件件端面加工和倒角而附加的切削刃寬度，其數值應大于端面精加工余量和倒角寬度。如工件有倒角，則此段的Kr值應等于倒角值，b值應比倒角寬度大1～1.5mm。系統需根據該值來判斷工件的最右端面是圓弧還是倒角部分。c為保證后序切斷工序順利進行而設的預切槽切削刃寬度，取c=3～8mm；d為保證切削刃超出工件毛坯表面而設的附加切削刃寬度，取d=0.5～2mm。以上參數在命令行提示的常用范圍(單位為 mm)內，由用戶以AutoCAD命令方式輸入。 圖2b.刀體高度H 在成形車刀刀夾結構允許的情況下，刀體高度H值應盡可能取得大一些，這樣可增加刀具重磨次數。本系統的推沈陽機床配件薦值為H=75～100mm，公差為±2mm。該參數可通過人機交互方式輸入。c.刀體厚度B 刀體厚度B的選取應保證刀體具有足夠強度，同時還應考慮排屑順暢、安裝方便等因素。此外，B值還與燕尾結構尺寸及工件的最大廓形深度Amax有關，且應滿足一定條件。B值由系統根據刀具總寬度自動選取。d.燕尾結構尺寸 燕尾結構尺寸應與切削刃總寬度Lc及成形車刀的結構尺寸相適應，同時還與裝夾結構尺寸有關。由于沈陽機床配件燕尾尺寸已標準化，本系統已將有關文獻中的燕尾結構尺寸存入數據文件中，以備系統調用。系統可根據刀具總寬度自動選取燕尾結構尺寸。2.刀具廓形的設計 回轉體類零件廓形一般由圓弧段、直線段及其它非圓曲線段構成。由于各段廓形的修正計算方法各不相同，因此在進行廓形修正計算前首先要區分圓弧段和直線段。 系統根據用戶以人機交互方式輸入的各轉折點的直徑及對應的上、下偏差和軸向距離進行數據處理和廓形計算，并根據預先確定的繪圖方向進沈陽機床配件行坐標點設置。在對圓弧段進行修正計算時，需判斷該圓弧是凸圓弧還是凹圓弧、是對稱圓弧還是非對稱圓弧。 當工件成形表面為圓弧時，由于前角和后角的存在，與之對應的成形車刀廓形實際上已不是圓弧形。但在圓弧形狀精度要求不高時，為簡便起見，可仍以圓弧作為刀具廓形，不過其半徑將增大，如圖3所示。圖中1-2-3表示半徑為r、中心在O點、廓形深度為ap的工件圓弧。用計算法可求出刀具廓形深度P及點2'，然后通過1，2'，3作一圓弧，該圓弧即為可替代刀具廓形曲線的近似圓弧，其半徑R及中心點OC的位置可從ΔOA3及ΔOCA3中求出。3.圖形生成及尺寸標注a.圖形生成 在上述設計步驟所獲得的數據基礎上，系統通過廓形點的轉換和成形車刀工作圖、樣板圖的結構尺寸來定義點的坐標并判斷工件上徑向最小點的方向，從而確定點的坐標和繪圖方向。通過調用A沈陽機床配件utoCAD命令即可生成成形車刀的工作圖和樣板圖。b.尺寸標注 棱體成形車刀的尺寸可分為形狀尺寸和位置尺寸。進行尺寸自動標注時，應注意尺寸的重復標注、漏標及相對位置尺寸的相互干涉等問題。成形車刀樣板廓形與成形車刀廓形(包括附加切削刃)完全相同，尺寸標注基準應為刀具廓形的尺寸標注基準。本系統設計了相應的子函數，可對尺寸進行排序和自動標注，并可將已標注尺寸的工作圖及樣板圖以圖塊(BLOCK)形式保存，以備調用。 圖34.圖形的輸出a.圖幅設沈陽機床配件置 系統可根據成形車刀的尺寸自動選擇圖幅(也可由用戶自行選擇圖幅大小)，并調用INSERT命令按一定比例將已生成的工作圖、樣板圖圖塊插入到合適的位置。b.標題欄填充和技術要求標注 系統采用DCL(Dialog Control Language)語言開發了標題欄和技術要求輸入對話框。在對話框中填入諸如設計沈陽機床配件者姓名、材料、比例等信息后，系統即可自動將其填入標題欄中的相應位置，如圖4所示。4 結語 圖4 棱體成形車刀計算機輔助設計系統采用VisualC++ 6. 0對AutoCAD R2000進行了二次開發。用戶只需以人機交互方式輸入必要的設計數據，即可設計出符合要求的棱體成形車刀，并輸出符合國標要求的工程圖。該系統的應用可顯著提高設計精度和效率，縮短設計周期，降低設計成本，同時輸出的數據可方便地轉換沈陽機床配件成數控加工指令，因此具有良好的實用性和推廣價值。 | | | | [返回] [打印] |
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