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

畢業(yè)設(shè)計(jì)文獻(xiàn)綜述季明星1作者：季明星序言本文主要闡述通過(guò)分析齒輪刀具CAD的應(yīng)用對(duì)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(jì)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(duì)CAD系統(tǒng)的功能要求也越來(lái)越高。設(shè)計(jì)人員不再僅僅滿足于借助CAD系統(tǒng)來(lái)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(jiǎn)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(dòng)。由于三維CAD系統(tǒng)具有可視化程度高、形象直觀、設(shè)計(jì)效率高，以及能為企業(yè)數(shù)字化的各類(lèi)應(yīng)用環(huán)節(jié)提供完整的設(shè)計(jì)、工藝和制造信息等優(yōu)勢(shì)，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(jì)。CAD系統(tǒng)利用計(jì)算機(jī)編程的方式，進(jìn)行模型的參數(shù)化設(shè)計(jì)，減少了勞動(dòng)量，縮短了設(shè)計(jì)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(jì)參數(shù)化的輪廓及路徑的設(shè)計(jì)方法被稱(chēng)為草繪。所生成的輪廓和路徑一般用于零件的實(shí)體造型。零件的大部分尺寸是在草繪過(guò)程中產(chǎn)生的，這些尺寸在產(chǎn)品設(shè)計(jì)的各個(gè)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(jì)人員可以在草繪模塊中體現(xiàn)自己的設(shè)計(jì)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(jì)算機(jī)中建立零件的三維實(shí)體模型。設(shè)計(jì)人員可以根據(jù)自己的設(shè)想將零件從計(jì)算機(jī)中逐步“制作”出來(lái)。在制作過(guò)程中，設(shè)計(jì)人員可以從各個(gè)角度觀察具有真實(shí)感的零件造型。如果對(duì)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(shí)體造型方法。2.3曲面造型曲面造型提供了在計(jì)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(shí)際的裝配過(guò)程，生成產(chǎn)品的裝配。通過(guò)裝配造型可以發(fā)現(xiàn)由于設(shè)計(jì)不當(dāng)在實(shí)際裝配時(shí)可能出現(xiàn)的問(wèn)題，如間隙過(guò)小或過(guò)大、零件之間的干涉等。裝配造型還能夠提畢業(yè)設(shè)計(jì)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(kāi)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(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的工程圖生成方法與計(jì)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(dòng)生成投影圖、輔助圖、剖面圖和局部視圖，自動(dòng)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(zhǎng)度和位置也將反映這種變化，從而保證能夠?qū)υO(shè)計(jì)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(jì)自動(dòng)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(kāi)發(fā)二次開(kāi)發(fā)是CAD系統(tǒng)向用戶(hù)提供的開(kāi)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(hù)提供各種具體產(chǎn)品的完善的解決方案。提供二次開(kāi)發(fā)工具的目的是讓用戶(hù)將自己或者第三方編寫(xiě)的程序集成到CAD系統(tǒng)中。大部分CAD系統(tǒng)都提供C語(yǔ)言等的子程序庫(kù)。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(kù)。2.8標(biāo)準(zhǔn)件庫(kù)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(kù)。用戶(hù)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(jì)中。2.9有限元前處理有限元前處理提供了在現(xiàn)有實(shí)體模型和薄壁模型上自動(dòng)生成有限元網(wǎng)格的能力。也就是說(shuō)它自動(dòng)地將實(shí)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(duì)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(jì)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(shí)間及成本估計(jì)。數(shù)控加工能將加工工序規(guī)劃與設(shè)計(jì)造型連接起來(lái)，任何設(shè)計(jì)上的修改都能將已做過(guò)的生產(chǎn)畢業(yè)設(shè)計(jì)文獻(xiàn)綜述季明星3上的程序和加工過(guò)程自動(dòng)更新，而無(wú)需用戶(hù)專(zhuān)門(mén)修正。用戶(hù)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(duì)這些信息作后期處理，產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)NC設(shè)備所需的數(shù)控編碼。常見(jiàn)數(shù)控加工方式有銑削加工、車(chē)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(guò)程仿真加工過(guò)程仿真提供圖像界面，對(duì)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(hù)選定的工具會(huì)依照預(yù)先定義的切削路徑移動(dòng)，用戶(hù)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(jì)2.16電纜設(shè)計(jì)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(cè)試數(shù)據(jù)分析等。3齒輪刀具CAD系統(tǒng)設(shè)計(jì)概述齒輪刀具設(shè)計(jì)是以齒輪嚙合原理為計(jì)算依據(jù)，根據(jù)已知齒輪參數(shù)進(jìn)行刀具設(shè)計(jì)或根據(jù)已有刀具對(duì)齒輪的加工工藝性進(jìn)行檢驗(yàn)。采用傳統(tǒng)的手工設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)齒輪刀具時(shí)，計(jì)算量比較大，計(jì)算的過(guò)程也繁瑣；當(dāng)設(shè)計(jì)的結(jié)果不能滿足設(shè)計(jì)要求時(shí)，重新計(jì)算耗費(fèi)時(shí)間和精力，而且易于出錯(cuò)；由于齒輪刀具設(shè)計(jì)中涉及到齒輪嚙合原理的復(fù)雜理論及公式，因此對(duì)設(shè)計(jì)人員的專(zhuān)業(yè)技術(shù)水平要求比較高。此外，齒輪刀具制造周期長(zhǎng)，制造成本高。齒輪刀具設(shè)計(jì)中，CAD技術(shù)的引入，提高了設(shè)計(jì)的效率，縮短了設(shè)計(jì)周期、保證設(shè)計(jì)結(jié)果的可靠性，從而對(duì)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(duì)象及功能要求4.1齒輪刀具CAD的應(yīng)用對(duì)象根據(jù)齒輪齒形及加工方法的不同，齒輪刀具的種類(lèi)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(lèi)型有：普通齒輪滾刀、單雙圓弧齒輪滾刀、矩形花鍵滾刀、漸開(kāi)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(lèi)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(jì)計(jì)算畢業(yè)設(shè)計(jì)文獻(xiàn)綜述季明星4根據(jù)加工齒形參數(shù)對(duì)工件幾何尺寸進(jìn)行校驗(yàn)，然后進(jìn)行刀具齒形參數(shù)及加工工藝參數(shù)設(shè)計(jì)，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(jì)在保證加工工藝性（刀具在展切齒形時(shí)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(yàn)及繪制刀具齒形放大圖可用于刀具樣板或檢驗(yàn)樣板的設(shè)計(jì)，為刀具齒形加工及檢驗(yàn)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(jì)的合理性以及刀具共軛齒形相對(duì)理論齒形的誤差，或用于評(píng)價(jià)某一具體齒輪刀具對(duì)特定工件的加工工藝性。（4）刀具制造圖的自動(dòng)生成刀具齒形及結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計(jì)完畢后，可自動(dòng)繪制出刀具制造圖，提供刀具加工使用