[论文精品] 基于Solid Works的齿轮滚刀三维参数化设计.doc

基于SolidWorks齿轮滚刀三维参数化设计第1页共6页基于SolidWorks的齿轮滚刀三维参数化设计摘要：本文以齿轮滚刀为对象，建立其数学模型，使用VisualBasic对SolidWorks进行二次开发，实现了齿轮滚刀的三维参数化建模，所完成的三维实体零件为后续的有限元分析、仿真加工提供了必要条件。关键词：齿轮滚刀；参数化设计；SolidWorksVisualBasicParametric3D-DesignforGearHobsBasedonSolidWorksAbstract:Thispapertakesthegearhobsasanobject,establishesitsmathematicalmodel,IntroducesthetheoryandmethodoftheRedevelopmentapproachorSolidWorkswithVisualBasic.Ithasrealizedthegearhobsparametric3D-model,whichhasprovidedtheessentialconditionforfollowingwork.Keyword:gearhobs,parametricdesign,SolidWorksVisualBasic.齿轮滚刀用于加工齿轮，包括直齿、斜齿等，应用比较广泛，传统的手工设计方法设计齿轮刀具时，计算量比较大、过程也繁琐；当设计的结果不能满足设计要求时，重新计算耗费时间和精力，而且易于出错，制造周期长，制造成本高。三维参数化设计的引入，提高了设计的效率，缩短了设计周期、保证设计结果的可靠性，从而对提高齿轮加工水平具有重要的意义。滚刀的造型精度，决定了被加工齿轮的精度。本文以SolidWorks为平台，利用VB语言进行程序界面的设计及编制造型程序，实现齿轮滚刀的三维参数化造型。其造型的精确性高，为后续的有限元分析、加工仿真和数控加工等提供了必要的条件。1.数学模型在滚刀传动中,常用的是阿基米德滚刀,其螺旋面的形成与螺纹的形成相似,由渐开线形成截面绕圆柱螺旋线扫描得到。图1所示为滚刀齿槽截面图形,其顶点坐标可表示为:Fig.1SectionofGearHob基于SolidWorks齿轮滚刀三维参数化设计第2页共6页图1滚刀齿槽截面各个点坐标计算如下：CR=dfg/2齿轮分度圆半径CRf=Deg/2-hg齿轮根圆半径CRb=CR*Cos(CA)齿轮基圆半径CRa=Deg/2齿轮顶圆半径CM1=CM齿轮模数齿轮基圆齿厚CSb=Cos(CA)*(pi*CM1/2+dfg*(Tan(CA)-(CA)Th(1)=(3.14*CM1*Cos(CA)-CSb)/(2*CRb)Th(0)=Th(1)/3Th(2)=Th(1)+Tan(CA)-CAACos-反余弦，自定义函数Th(3)=Th(1)+Tan(Acos(CRb/CRa)-Acos(CRb/CRa)第0点points(0)=0:points(1)=CRf第1点points(2)=CRf*Sin(Th(0):points(3)=CRf*Cos(Th(0)第2点基于SolidWorks齿轮滚刀三维参数化设计第3页共6页points(4)=CRb*Sin(Th(1):points(5)=CRb*Cos(Th(1)第3点points(6)=CR*Sin(Th(2):points(7)=CR*Cos(Th(2)第4点points(8)=tz-CRa*Sin(Th(3)-1:points(9)=CRa*Cos(Th(3)+2#2.三维参数化建模方案及实现2.1总体编程步骤(1)变量申明:在VB程序中对全部变量进行声明,确保程序正确运行。(2)输入参数:设计用户界面窗口,输入创建齿轮滚刀实体模型必须的参数。如图3所示,输入参数主要包括:外径Deg,孔径d，全长L，轴台外径d,轴台长度l,容屑槽数Zg。图3界面中滚刀参数区域(3)计算结构尺寸:按滚刀的尺寸公式计算参数,得出滚刀的分度圆、齿顶圆、齿根圆、基圆直径等建模过程中要使用的结构数据。(4)创建滚刀实体:首先以滚刀外圆直径Deg、螺纹部分长度、全长L、轴台尺寸、孔径为参数创建圆柱体及内孔,然后按式(1)计算滚刀齿槽各坐标点并绘制封闭的齿槽轮廓线,再以滚刀分度圆直径为基圆、滚刀轴向齿距为导程,生成圆柱螺旋线,最后进行扫描切除,得到有螺纹部分滚刀实体模型。最后，绘制容屑槽草图，采用拉伸切除，阵列后得到滚刀的完整实体。基于SolidWorks齿轮滚刀三维参数化设计第4页共6页2.2创建滚刀实体有螺纹部分的滚刀造型的主要实现方法及主要程序代码如下:(1)创建滚刀体首先建立滚刀体截面草图，使用直线、圆弧绘制代码来实现Boolstatus=Part.Extension.SelectByID("前视","PLANE",0,0,0,False,0,Nothing)-h代表横坐标z代表纵坐标-Part.CreateLine2h1/1000,z1/1000,0,h2/1000,z2/1000,0Part.CreateArcVBh8/1000,z9/1000,0,h8/1000,z8/1000,0,h9/1000,z9/1000,0,-1Part.CreateLine2h9/1000,z9/1000,0,h10/1000,z10/1000,0Part.CreateLine2h10/1000,z10/1000,0,-h10/1000,z10/1000,0通过选择基面和原点建立基准轴boolstatus=Part.ExtensionSelectByID("右视基准面","PLANE",0,0,0,False,0,Nothing)Boolstatus=Part.ExtensionSelectByID("点1原点","EXTSKETCHPOINT",0,0,0,True,0,Nothing)Part.InsertAxis2True通过旋转特征来完成滚刀外圆实体，所需代码如下：Part.InsertSketch2Trueboolstatus=Part.Extension.SelectByID("基准轴18","AXIS",0,0,0,True,4,Nothing)boolstatus=Part.Extension.SelectByID("草图43","SKETCH",0,0,0,True,0,Nothing)Part.FeatureManager.FeatureRevolve6.283185,False,0,0,0,1,1,1(2)绘制齿槽轮廓线利用样条曲线命令，将图1中计算出的各个点，连接起来，即可得到齿槽的草图。