蜗轮滚刀是加工蜗轮的主要刀具.doc

蜗轮滚刀是加工蜗轮的主要刀具,而且对于每种蜗轮,须专门设计、制造相应的滚刀。用传统的人工设计方法,设计人员需进行查表、计算、绘图等工作,重复劳动量大,设计效率低,设计周期长,容易出错。而采用计算机辅助设计,可以克服上述缺点,提高设计质量和效率。为此,我们在搜集蜗轮滚刀现有设计资料,研究工人设计方法的基础上,应用AutoCAD内嵌的VBA（visual basic for Application）语言,开发了蜗轮滚刀CAD通用软件。该系统模拟蜗轮滚刀人工设计的全过程,自动完成设计计算、工作图绘制等全部工作。1.1 研究蜗轮滚刀计算机辅助设计的意义当今社会是科学技术高速发展的社会，特别是近几年来，计算机技术、电子信息技术等取得的巨大进步，给传统的机械制造行业带来了重大的影响。多年来的实践表明，将计算机、消息技术应用于机械行业，是机械制造行业进一步发展的必由之路。而计算机辅助设计（Computer Aided design-CAD）技术作为计算机、消息技术在机械制造行业中应用的一门基础技术，在机械制造领域获得了越来越广泛的发展和应用。在产品研制开发周期中，设计工作变得愈来愈复杂，使得传统的设计方法己不能适应现代化设计的需要。而CAD技术的开发和应用彻底改变了这种状况，其无论在设计速度、设计精度、图面质量和出错率等方面，都具有传统设计方法无法比拟的优点。它能够促进科研成果的应用、开发和转化，减轻人的脑力劳动，提高工程和产品的设计质量，缩短产品研制开发周期，实现设计的科学性和创造性，是加速产品更新换代及提高市场竟争力的一项关键技术和强大工具。在刀具的设计中，为了减少设计工作量，缩短设计周期，提高设计可靠性，采用CAD技术己成为当务之急。同时，利用CAD技术开发复杂刀具的计算机辅助设计软件具有很高的实用价值和广阔的应用前景。本文对机械CAD技术、参数化CAD系统设计环境和开发工具进行了分析和研究。通过对蜗轮滚刀设计原理的分析，推出了阿基米德蜗轮滚刀的设计计算公式。由此运用AutoCAD 2000内嵌的VBA语言，开发出具有良好用户界面的蜗轮滚刀的CAD系统，从而实现蜗轮滚刀的参数化设计，达到蜗轮滚刀设计的快速性、准确性和优化性。通过实例验证了蜗轮滚刀CAD软件设计的正确性，它能够圆满完成用户的设计、绘图工作，同时该系统运行可靠，使用方便，具有一定的实用价值。在刀具设计，尤其是复杂刀具的设计中，为了减少设计工作量，缩短设计周期，提高设计精度，采用CAD技术已是当务之急。本文在普通刀具CAD技术的基础上，提出一种适用于复杂刀具多参数设计的CAD方法，并开发了相应的CAD软件。对于同一类型不同结构尺寸的复杂刀具，只要输入已知参数，不必重新编程计算，即可自动按用户要求进行刀具结构尺寸运算，并绘制出刀具设计结构图。该软件的最大优点是具有一定通用性，与交互式绘图软件相比，可大大缩短设计周期，提高设计精度，减小同类产品之间的设计误差。现以蜗轮滚刀参数设计为例，对软件的总体结构、功能设计和数据通讯作一介绍。2蜗轮滚刀参数设计软件的总体结构本软件采用结构化设计方法，首先利用Foxbase数据库进行窗口设计和数据查询、检索；然后采用VC语言进行参数运算；最后调用智能型参数绘图语言Autolisp编制的绘图程序进行滚刀工作图绘制。软件执行框图见下图。软件执行框图3窗口设计和数据检索本软件的菜单设计和数表查询均采用Foxbase语言，Foxbase可实现建立数据库和数据查询等操作，并可通过程序实现数据文件中的数据操作。因此，设计蜗轮滚刀时的许多查表工作均由Foxbase完成。此外，Foxbase还具有简明的菜单设计功能。本软件采用X，YSAY“”语句进行菜单设计，其优点在于：用SAY定位显示语句可以在屏幕任意位置设置任意大小的菜单，不必在没有显示信息的地方频繁添补空格符，因此具有一定灵活性。而且这种语句可充分利用硬件环境提供的彩色功能，使菜单美观醒目。程序语句举例如下5，12say“蜗轮滚刀菜单选择”7，12prompt“1阿基米德蜗轮滚刀”9，12prompt“2齿槽法向直廓蜗轮滚刀”11，12prompt“3ZC1圆弧圆柱蜗轮滚刀”12，13prompt“4退出”4Foxbase与VC间的数据通讯本软件中有关滚刀结构参数的计算采用VC语言，而Foxbase与高级语言之间的数据通讯是借助数据文件来实现的。Foxbase的COPYTO命令可将数据库文件转换为高级语言程序能够接受的数据文件（以*.TXT为扩展名的文本文件），而APPENDFROM命令则可将高级语言数据文件的数据转移到数据库文件中，从而完成Foxbase与高级语言之间的数据通讯。5Foxbase与Autolisp间的数据通讯在计算机辅助设计中，数据信息与图形信息紧密相关，在利用Foxbase菜单设计数表查询、调用VC程序计算出滚刀设计结构参数以后，则需要将这些数据信息传输给Autolisp程序进行参数绘图。Autolisp语言是一种嵌入AutoCAD内容的智能设计语言，是对AutoCAD进行二次开发的有力工具，该语言在AutoCAD环境下运行，可直接调用AutoCAD绘图命令。在本软件设计中，采用Autolisp的输入输出（IO）功能来实现与Foxbase的数据通讯。在Autolisp的IO函数中，Read-line能够从ASCII码文本文件中读取数据，每次读取一行，每一行作为一个处理单元。利用Foxbase语言将滚刀设计结构参数的最终计算结果存入一个文本文件（*.TXT）中，然后再由Autolisp接口程序调用，读取文本文件（*.TXT）中的数据，进行参数绘图。例如：读取直线两端点坐标Pt1，Pt2绘制直线Pt1Pt2，其程序如下：（setq f（open “name1.txt” “r”）（setq kk（read line f）（setq b“（”c“）”）（setq mm（strcat b kk c）（setq nn（read mm）（setq pp（car nn）（if（pp 1）（setq ptl（list （nth 1nn）（nth 2nn）（setq pt2（list（nth 3 n引言蜗轮滚刀是加工蜗轮最常用的刀具。蜗轮滚刀外观上和齿轮滚刀很相似，在设计上也有不少相同之处，但蜗轮滚刀却有自己的一些特点。蜗轮滚刀的切削刃应该位于基本蜗杆的螺纹面上，它的基本蜗杆应符合被切蜗轮相啮合的工作蜗杆，且主要参数如模数、压力角、分度圆直径、螺纹头数、螺纹方向和螺纹升角等均须与蜗杆一致。另外，蜗轮滚刀加工蜗轮时的中心距，除粗加工时为了控制蜗轮齿厚而可适当改变外，一般应和蜗轮副的装配中心距严格相同。由于以上原因，每加工一种蜗轮，就单独需要一把滚刀，这就大大增加了设计和制造的难度。用传统方法对蜗轮滚刀进行设计时，由于参数太多，计算复杂，绘图繁琐，不仅设计效率低，而且容易发生错误。更重要的是，在齿轮加工完毕之前，一般没有把握确定滚