[論文精品] 基于Solid Works 二次開發(fā)平臺，對齒輪滾刀進(jìn)行三維參數(shù)化設(shè)計 文獻(xiàn)綜述.doc

畢業(yè)設(shè)計文獻(xiàn)綜述季明星1作者：季明星序言本文主要闡述通過分析齒輪刀具CAD的應(yīng)用對象及功能要求，提出了面向?qū)ο蟮凝X輪刀具CAD系統(tǒng)的總體設(shè)計方案及功能模塊劃分，討論了齒輪刀具CAD系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)及解決方案。1CAD系統(tǒng)的發(fā)展?fàn)顩r隨著CAD基礎(chǔ)理論和應(yīng)用技術(shù)的不斷發(fā)展，對CAD系統(tǒng)的功能要求也越來越高。設(shè)計人員不再僅僅滿足于借助CAD系統(tǒng)來達(dá)到“甩圖版”的目的，而是希望CAD系統(tǒng)能從本質(zhì)上減輕大量簡單繁瑣的工作量，使他們能集中精力于那些富有創(chuàng)造性的高層次思維活動。由于三維CAD系統(tǒng)具有可視化程度高、形象直觀、設(shè)計效率高，以及能為企業(yè)數(shù)字化的各類應(yīng)用環(huán)節(jié)提供完整的設(shè)計、工藝和制造信息等優(yōu)勢，目前正在逐步取代傳統(tǒng)的純二維CAD系統(tǒng)以及傳統(tǒng)的設(shè)計。CAD系統(tǒng)利用計算機(jī)編程的方式，進(jìn)行模型的參數(shù)化設(shè)計，減少了勞動量，縮短了設(shè)計周期，提高了生產(chǎn)效率。2現(xiàn)代CAD系統(tǒng)提供的輔助功能2.1輪廓的參數(shù)化設(shè)計參數(shù)化的輪廓及路徑的設(shè)計方法被稱為草繪。所生成的輪廓和路徑一般用于零件的實體造型。零件的大部分尺寸是在草繪過程中產(chǎn)生的，這些尺寸在產(chǎn)品設(shè)計的各個階段都能修改。尺寸修改以后，零件的形狀將隨之改變。設(shè)計人員可以在草繪模塊中體現(xiàn)自己的設(shè)計思想。草繪是先進(jìn)CAD系統(tǒng)的基本功能，草繪與零件造型往往是密不可分的。2.2零件造型零件造型是指在計算機(jī)中建立零件的三維實體模型。設(shè)計人員可以根據(jù)自己的設(shè)想將零件從計算機(jī)中逐步“制作”出來。在制作過程中，設(shè)計人員可以從各個角度觀察具有真實感的零件造型。如果對模型不滿意，可以立即修改零件造型。先進(jìn)的CAD系統(tǒng)都提供參數(shù)化的基于特征的實體造型方法。2.3曲面造型曲面造型提供了在計算機(jī)中生成、編輯自由曲線和曲面的方法，比采用石膏造型更快速、更精確、效果更好。2.4裝配造型裝配造型能夠模仿實際的裝配過程，生成產(chǎn)品的裝配。通過裝配造型可以發(fā)現(xiàn)由于設(shè)計不當(dāng)在實際裝配時可能出現(xiàn)的問題，如間隙過小或過大、零件之間的干涉等。裝配造型還能夠提畢業(yè)設(shè)計文獻(xiàn)綜述季明星2供產(chǎn)品的外觀效果圖和反映裝配關(guān)系的零件散開分布的爆炸圖。2.5工程圖生成大型CAD系統(tǒng)均提供了很強(qiáng)的生成工程圖的能力，其目的是生成符合標(biāo)準(zhǔn)的工程圖紙。同樣是生成工程圖紙，計算機(jī)輔助設(shè)計的工程圖生成方法與計算機(jī)輔助繪圖有很大的差異。先進(jìn)的CAD系統(tǒng)根據(jù)零件和裝配造型自動生成投影圖、輔助圖、剖面圖和局部視圖，自動標(biāo)注尺寸，其工程圖樣與零件造型密切相關(guān)。如果改變了圖紙中的尺寸，相關(guān)零件的造型尺寸也將隨之改變，圖紙中的線條長度和位置也將反映這種變化，從而保證能夠?qū)υO(shè)計進(jìn)行快速、一致的修改。2.6數(shù)據(jù)交換功能數(shù)據(jù)交換功能提供與其他設(shè)計自動化系統(tǒng)之間的各種標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)交換。其主要交換標(biāo)準(zhǔn)有IGES、SET、STEP、DXF等。交換內(nèi)容包括二維圖形、三維模型、三維線框模型、三維曲面模型、任意形狀曲面、光柵圖像、特征、表面和公差信息等。2.7二次開發(fā)二次開發(fā)是CAD系統(tǒng)向用戶提供的開發(fā)工具。由于機(jī)械產(chǎn)品的用途多種多樣，任何強(qiáng)大的CAD系統(tǒng)都不可能向用戶提供各種具體產(chǎn)品的完善的解決方案。提供二次開發(fā)工具的目的是讓用戶將自己或者第三方編寫的程序集成到CAD系統(tǒng)中。大部分CAD系統(tǒng)都提供C語言等的子程序庫。利用這些子程序提供的函數(shù)和方法可以調(diào)用CAD系統(tǒng)內(nèi)部命令，直接存取CAD內(nèi)部數(shù)據(jù)庫。2.8標(biāo)準(zhǔn)件庫大多數(shù)CAD系統(tǒng)均提供通用標(biāo)準(zhǔn)零件和特征的擴(kuò)展庫。用戶可以很方便地選取標(biāo)準(zhǔn)特征或零件，并將它們組合進(jìn)零件或部件的設(shè)計中。2.9有限元前處理有限元前處理提供了在現(xiàn)有實體模型和薄壁模型上自動生成有限元網(wǎng)格的能力。也就是說它自動地將實體模型劃分成有限元網(wǎng)格，以便進(jìn)行有限元分析。2.10有限元后處理有限元后處理提供了對有限元分析結(jié)果的直觀顯示和輸出能力。2.11疊層復(fù)合材料2.12注塑模具設(shè)計2.13數(shù)控加工數(shù)控加工功能用于產(chǎn)生加工工序規(guī)劃、刀具路徑軌跡并能根據(jù)加工工序做出時間及成本估計。數(shù)控加工能將加工工序規(guī)劃與設(shè)計造型連接起來，任何設(shè)計上的修改都能將已做過的生產(chǎn)畢業(yè)設(shè)計文獻(xiàn)綜述季明星3上的程序和加工過程自動更新，而無需用戶專門修正。用戶可以采用參數(shù)化的方法定義數(shù)控刀具路徑，進(jìn)一步對這些信息作后期處理，產(chǎn)生驅(qū)動NC設(shè)備所需的數(shù)控編碼。常見數(shù)控加工方式有銑削加工、車削加工、線切割、電火花加工、分步?jīng)_裁、鉆床加工等。2.14加工過程仿真加工過程仿真提供圖像界面，對銑削加工及鉆床加工操作所產(chǎn)生的物料作模擬清除。用戶選定的工具會依照預(yù)先定義的切削路徑移動，用戶可以清楚看到物料清除的進(jìn)度。工件、刀具、夾具及工具路徑一目了然。2.15鈑金設(shè)計2.16電纜設(shè)計2.17其他功能大型CAD系統(tǒng)所提供的功能模塊還很多。有些是為系統(tǒng)服務(wù)的，如打印管理；有些則是不同系統(tǒng)提供商的特有功能，如測試數(shù)據(jù)分析等。3齒輪刀具CAD系統(tǒng)設(shè)計概述齒輪刀具設(shè)計是以齒輪嚙合原理為計算依據(jù)，根據(jù)已知齒輪參數(shù)進(jìn)行刀具設(shè)計或根據(jù)已有刀具對齒輪的加工工藝性進(jìn)行檢驗。采用傳統(tǒng)的手工設(shè)計方法設(shè)計齒輪刀具時，計算量比較大，計算的過程也繁瑣；當(dāng)設(shè)計的結(jié)果不能滿足設(shè)計要求時，重新計算耗費時間和精力，而且易于出錯；由于齒輪刀具設(shè)計中涉及到齒輪嚙合原理的復(fù)雜理論及公式，因此對設(shè)計人員的專業(yè)技術(shù)水平要求比較高。此外，齒輪刀具制造周期長，制造成本高。齒輪刀具設(shè)計中，CAD技術(shù)的引入，提高了設(shè)計的效率，縮短了設(shè)計周期、保證設(shè)計結(jié)果的可靠性，從而對提高齒輪加工水平具有重要的意義。4齒輪刀具CAD的應(yīng)用對象及功能要求4.1齒輪刀具CAD的應(yīng)用對象根據(jù)齒輪齒形及加工方法的不同，齒輪刀具的種類及形式較多，其中最常用的基本刀具為滾刀和插齒刀。常用的滾刀類型有：普通齒輪滾刀、單雙圓弧齒輪滾刀、矩形花鍵滾刀、漸開線花鍵滾刀、剃前滾刀、普通蝸輪滾刀、雙導(dǎo)程蝸輪滾刀、圓弧齒蝸輪滾刀、蝸輪飛刀等；常用的插齒刀類型有內(nèi)、外嚙合直齒插齒刀、剃前插齒刀、斜齒插齒刀等。4.2齒輪刀具CAD的功能要求齒輪刀具的主要功能要求有：（1）齒形參數(shù)設(shè)計計算畢業(yè)設(shè)計文獻(xiàn)綜述季明星4根據(jù)加工齒形參數(shù)對工件幾何尺寸進(jìn)行校驗，然后進(jìn)行刀具齒形參數(shù)及加工工藝參數(shù)設(shè)計，得出一組符合要求的刀具齒形參數(shù)。（2）刀具結(jié)構(gòu)參數(shù)和基本尺寸設(shè)計在保證加工工藝性（刀具在展切齒形時不與工件其它部件發(fā)生干涉）的前提下，選擇標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定或推薦的刀具結(jié)構(gòu)形式，確定刀具結(jié)構(gòu)參數(shù)和基本尺寸，并保證刀具具有足夠的剛度和強(qiáng)度。（3）刀具齒形圖和刀具展切齒形圖的校驗及繪制刀具齒形放大圖可用于刀具樣板或檢驗樣板的設(shè)計，為刀具齒形加工及檢驗提供依據(jù)；刀具展切工件的圖形及數(shù)據(jù)可用于分析刀具齒形參數(shù)設(shè)計的合理性以及刀具共軛齒形相對理論齒形的誤差，或用于評價某一具體齒輪刀具對特定工件的加工工藝性。（4）刀具制造圖的自動生成刀具齒形及結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計完畢后，可自動繪制出刀具制造圖，提供刀具加工使用