棱體成形車(chē)刀參數(shù)化CAD系統(tǒng)設(shè)計(jì)論文

PAGE4棱體成形車(chē)刀參數(shù)化CAD系統(tǒng)設(shè)計(jì)學(xué)生姓名：李欣班級(jí)：040313指導(dǎo)老師：王有遠(yuǎn)摘要:成形車(chē)刀是廣泛應(yīng)用于各種車(chē)床及自動(dòng)線(xiàn)加工的專(zhuān)用刀具，可用于加工各種回轉(zhuǎn)的成形表面。基于此，作者開(kāi)發(fā)了一種基于WindowsXP和VBA（VisualBasicforApplication）為二次開(kāi)發(fā)平臺(tái)、以AutoCAD為開(kāi)發(fā)環(huán)境的高精度、基于特征的棱體成形車(chē)刀參數(shù)化CAD設(shè)計(jì)系統(tǒng)，大大提高了設(shè)計(jì)效率。通過(guò)深入研究成形車(chē)刀設(shè)計(jì)理論及VBA技術(shù)，描述了如何利用計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)設(shè)計(jì)棱體成形車(chē)刀參數(shù)化CAD系統(tǒng)。從而有效地減少設(shè)計(jì)的時(shí)間及成本，大大提高了成形車(chē)刀的設(shè)計(jì)效率，解決了成形車(chē)刀設(shè)計(jì)的低效率問(wèn)題。本文根據(jù)軟件的需求目的，對(duì)軟件的整體結(jié)構(gòu)作了規(guī)劃設(shè)計(jì)，確定了軟件的體系結(jié)構(gòu)，建立了成形車(chē)刀的模塊化設(shè)計(jì)方案和自動(dòng)設(shè)計(jì)編程程序流程圖，使用數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)選擇成形車(chē)刀的成形車(chē)刀的切削角度、結(jié)構(gòu)尺寸、棱體成形車(chē)刀的燕尾槽結(jié)構(gòu)尺寸等數(shù)據(jù)。使用者只需要以人機(jī)交互方式輸入必要的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，系統(tǒng)即可設(shè)計(jì)出符合要求的棱體成形車(chē)刀，并輸出符合國(guó)際要求的工程圖。本文對(duì)軟件進(jìn)行的運(yùn)行測(cè)試結(jié)果表明，軟件運(yùn)行穩(wěn)定，設(shè)計(jì)結(jié)果準(zhǔn)確，軟件各功能模塊運(yùn)行準(zhǔn)確可靠，配合協(xié)調(diào)。軟件運(yùn)行界面簡(jiǎn)潔美觀，操作簡(jiǎn)單方便.關(guān)鍵詞：棱體成形車(chē)刀，VBA，AutoCAD,計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)指導(dǎo)老師簽名：ParameterizedCADsystemdesignofFlatFormingTurningToolStudentname:LiXinClass:04031340Supervisor:WangYouYuanAbstract:Theformedturningtoolisaspecialtool,whichhasbeenwidelyusedinavarietyoflathesandautomaticmachiningassemblylines.Basedonthis,theauthorhasdevelopedonekindbasedonWindowsXPandVBA(VisualBasicforApplication)isthere-developmentplatforms,takeAutoCADasthedevelopmentenvironmenthighaccuracy,basedonthecharacteristicflatformingturningtoolparameterizedCADdesignsystem,raisedtheratedcapacitygreatly.ThroughfurtherinvestigationsintothedesigntheoryofformedturningtoolsandtechnologyofVBA,describeusingthecomputerauxiliarytechnicaldesignflatforminglathetoolparameterizedCADsystem.Thusreducesthetimeandcostofrevisingeffectivelyandhasimprovedthedesignefficiencyofformedturningtoolsgreatly,alsosolvestheproblemoflowefficiencycompletely.Thisthesisestablishesthewholestructuralprogramming,amoduleplan,designflowchartsofformedturningtoolsonphebasisofrequirementpurposeofthesoftware.Furdhermore,cuttingangle,parametersofstructuredimensionandthedovetailsdotstructuresizdobflatforminglathetoolaredesignedbytheuseoffatabasetechnique.Afternecessarydesigndataareinputtothesystembyaninteractiveme`ns,thedesignandoutputofengineeringdrawingoftheflatformingturningtoolcanbeautomaticallycompletedasrgquested.Thetestresultofthesoftwareverifiesthestabilityoftherunning,theaccuratedesignresultoftheformedturningtools.Allfunctionmoduleofthesoftwarecanrunaccuratelyandreliably,andcanworkharmoniously.前言1.1課題研究背景1.1.1成形車(chē)刀的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)成形車(chē)刀可加工各種回轉(zhuǎn)的成形表面，廣泛用于自動(dòng)機(jī)床和自動(dòng)生產(chǎn)線(xiàn)中，成形車(chē)刀具有以下優(yōu)點(diǎn):(l）生產(chǎn)率高:成形車(chē)刀刀刃相當(dāng)于多刃刀具，同時(shí)參加工作的切削刃總長(zhǎng)度較長(zhǎng)，只要經(jīng)過(guò)一個(gè)切削行程即可切出成形表面，操作簡(jiǎn)單、生產(chǎn)率較高。(2)加工質(zhì)量穩(wěn)定:使用成形車(chē)刀加工，由于工件的成形表面主要取決于刀具切削刃的形狀和制造精度，所以它可以保證被加工工件表面形狀和尺寸精度的一致性與互換性，可以保證穩(wěn)定的加工質(zhì)量，基本不受操作工人技術(shù)水平的影響，經(jīng)過(guò)精確設(shè)計(jì)制造和安裝調(diào)整，加工精度可達(dá)IT9-IT10，表面粗糙度可達(dá)Ra5~10μm。(3)刀具壽命長(zhǎng):成形刀具的可重磨次數(shù)較多，使用壽命較長(zhǎng)。但是它的切削刃形狀是根據(jù)工件的廓形設(shè)計(jì)的，而且由于工作的切削刃較長(zhǎng)，易產(chǎn)生振動(dòng);同時(shí)由于刀具前、后角的關(guān)系，將導(dǎo)致刀具廓形異于工件廓形而產(chǎn)生畸變，所以成形刀具的設(shè)計(jì)和制造較復(fù)雜，成本也較高價(jià)。1.1.2傳統(tǒng)成形車(chē)刀設(shè)計(jì)方法的弊端傳統(tǒng)的成形車(chē)刀設(shè)計(jì)的方法有:作圖法、計(jì)算法和查表法三種。這些設(shè)計(jì)方法主要依靠手工，它們周期長(zhǎng)、工作量大而且精度也比較低。很難滿(mǎn)足現(xiàn)在日益增長(zhǎng)的生產(chǎn)要求。1.1.3成形車(chē)刀參數(shù)化研究的現(xiàn)狀計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展給成形車(chē)刀的設(shè)計(jì)提供了方便，提高了設(shè)計(jì)效率。但是由于那些設(shè)計(jì)一法從從廓形設(shè)計(jì)的原理上來(lái)講屬于作圖法或者計(jì)算法，只是通過(guò)增加組成點(diǎn)的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)，提高了設(shè)計(jì)精度，采用以直線(xiàn)或圓弧近似地設(shè)計(jì)廓形，圓錐部分也是用直線(xiàn)聯(lián)接，母線(xiàn)為曲線(xiàn)的部分用光滑曲線(xiàn)連接或采用代用圓弧，存在較大的廓形誤差，且未實(shí)現(xiàn)參數(shù)化設(shè)計(jì)。近年來(lái)，一些高端三維CAD軟件如:UG、Pro/E等在我國(guó)開(kāi)始廣泛應(yīng)用，其功能的進(jìn)一步增強(qiáng)，以及它們能支持高級(jí)語(yǔ)言的開(kāi)發(fā)如VC、VB等，同時(shí)又內(nèi)嵌了專(zhuān)用的編程語(yǔ)言。這樣就可以以一種高端三維CAD軟件的二次開(kāi)發(fā)平臺(tái)，與之支持的高級(jí)語(yǔ)言及內(nèi)嵌語(yǔ)言為開(kāi)發(fā)環(huán)境來(lái)對(duì)成形車(chē)刀進(jìn)行高精度、基于特征的參數(shù)化設(shè)計(jì)。利用三維CAD軟件的強(qiáng)大的功能，在三維實(shí)體環(huán)境中用建模的方法可以直接得到精確的成形車(chē)刀的三維實(shí)體模型，再?gòu)娜S模型直接生成與之相關(guān)聯(lián)的對(duì)生產(chǎn)指導(dǎo)性強(qiáng)的工程圖，然后利用機(jī)床上的CAXA軟件調(diào)用生成的工程圖，就可以得到成形車(chē)刀的數(shù)控加工代碼。1.1.4研究成形車(chē)刀參數(shù)化CAD系統(tǒng)設(shè)計(jì)的實(shí)際意義隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和計(jì)算機(jī)的普及，目前CAD己經(jīng)進(jìn)入普及應(yīng)用階段。近年來(lái)一些研究人員采用計(jì)算機(jī)技術(shù)，尤其以AutoCAD、Soldiwbrks等二維、三維CAD軟件進(jìn)行成形車(chē)刀的廓形及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。這些應(yīng)用系統(tǒng)在一定程度上確實(shí)減少了重復(fù)計(jì)算工作和繁重的繪圖工作，提高了設(shè)計(jì)精度和設(shè)計(jì)效率。而參數(shù)化CAD系統(tǒng)設(shè)計(jì)能夠更好的發(fā)揮CAD準(zhǔn)確、快捷的優(yōu)勢(shì)，能夠更好的為成形刀具的設(shè)計(jì)制造服務(wù)。1.2開(kāi)發(fā)工具的選擇選擇VBA（VisualBasicforApplication）為開(kāi)發(fā)工具，對(duì)CAD進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)，實(shí)現(xiàn)棱體成形車(chē)刀參數(shù)化CAD系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。1.3研究目標(biāo)（1）利用基于特征的參數(shù)化設(shè)計(jì)方法實(shí)現(xiàn)棱體成形車(chē)刀的設(shè)計(jì)，從而有效地減少設(shè)計(jì)的時(shí)間及成本，解決成形車(chē)刀設(shè)計(jì)的效率低的問(wèn)題。（2）棱體成形車(chē)刀燕尾槽等廓形尺寸數(shù)據(jù)采用數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)。1.4論文的組成本文詳細(xì)闡述了成形車(chē)刀CAD設(shè)計(jì)系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的背景、對(duì)實(shí)際的指導(dǎo)意義、所解決的實(shí)際問(wèn)題、棱體成形車(chē)刀設(shè)計(jì)系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和棱體成形車(chē)刀的CAD設(shè)計(jì)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的各個(gè)關(guān)鍵技術(shù)等。第1章前言：介紹本文研究的開(kāi)發(fā)背景、內(nèi)容、目的和意義，系統(tǒng)開(kāi)發(fā)工具的選擇以及本文的組成。第2章開(kāi)發(fā)工具簡(jiǎn)介和軟件運(yùn)行環(huán)境：主要包括兩方面的內(nèi)容：一、首先介紹VBA的主要性能和二次開(kāi)發(fā)的相關(guān)技術(shù)。二、有關(guān)AutoCAD的介紹。第3章棱體成形車(chē)刀參數(shù)化CAD系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法：主要介紹如何對(duì)棱體車(chē)刀進(jìn)行參數(shù)化CAD設(shè)計(jì)。提出棱體成形車(chē)刀參數(shù)化CAD系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)方案、自動(dòng)設(shè)計(jì)編程程序流程圖、模塊圖以及各個(gè)模塊所涉及的關(guān)鍵技術(shù)。第4章棱體成形車(chē)刀參數(shù)化CAD系統(tǒng)的應(yīng)用：介紹如何使用該系統(tǒng)生成棱體成形車(chē)刀工程圖和進(jìn)行車(chē)刀廓形的加工。開(kāi)發(fā)工具選擇2.1AutoCAD簡(jiǎn)介CAD（ComputerAidedDesign）的含義是指計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)，是計(jì)算機(jī)技術(shù)的一個(gè)重要的應(yīng)用領(lǐng)域。AutoCAD則是美國(guó)Autodesk企業(yè)開(kāi)發(fā)的一個(gè)交互式繪圖軟件，是用于二維及三維設(shè)計(jì)、繪圖的系統(tǒng)工具，用戶(hù)可以使用它來(lái)創(chuàng)建、瀏覽、管理、打印、輸出、共享及準(zhǔn)確復(fù)用富含信息的設(shè)計(jì)圖形。AutoCAD是目前世界上應(yīng)用最廣的CAD軟件，市場(chǎng)占有率位居世界第一。AutoCAD軟件具有如下特點(diǎn)：具有完善的圖形繪制功能。具有強(qiáng)大的圖形編輯功能?？梢圆捎枚喾N方式進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)或用戶(hù)定制。可以進(jìn)行多種圖形格式的轉(zhuǎn)換，具有較強(qiáng)的數(shù)據(jù)交換能力。支持多種硬件設(shè)備。支持多種操作平臺(tái)。具有通用性、易用性，適用于各類(lèi)用戶(hù)。2.2AutoCAD2002的新特性AutoCAD2002在AutoCAD2000和AutoCAD2000i的基礎(chǔ)又增添了一些新的功能，主要包括如下幾個(gè)方面：1.數(shù)據(jù)交換DesignXML功能擴(kuò)展了DWG文件數(shù)據(jù)的作用，可以使外部應(yīng)用程序和進(jìn)程無(wú)縫地控制和創(chuàng)建設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，從而加快了設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)內(nèi)部或團(tuán)隊(duì)之間的設(shè)計(jì)信息交流。使用“CAD標(biāo)準(zhǔn)”功能可以選擇和支持用戶(hù)的圖形協(xié)議，自動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)檢查可降低企業(yè)的風(fēng)險(xiǎn)和避免泄密。增強(qiáng)的屬性提取工具允許提供塊屬性數(shù)據(jù)并以comma-separatedtext（CSV），MicrosoftExcel（XLS），和MicrosoftAccess（MDB）等文件格式輸出。2.團(tuán)隊(duì)合作更新的PublishtoWeb（發(fā)布到Web）提供各種樣板，并允許用戶(hù)自定義。制造商也可以利用它以Autodesk’si-drop的格式來(lái)發(fā)布產(chǎn)品數(shù)據(jù)。Autodesk的門(mén)戶(hù)網(wǎng)站PointA為其用戶(hù)提供了價(jià)格低廉的網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)服務(wù)。在AutoCAD中可直接利用這種服務(wù)來(lái)發(fā)布、共享或接收文件。AutoCAD中的Internet文件夾使用戶(hù)可以更加靈活地在Web上進(jìn)行合作和文件存儲(chǔ)，并允許用戶(hù)使用任何可用的Web結(jié)點(diǎn)來(lái)存儲(chǔ)和共享文件。電子傳遞（eTransmit）支持“CAD標(biāo)準(zhǔn)”功能。用戶(hù)可以在傳遞的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)中包含設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，接收到數(shù)據(jù)的其他用戶(hù)則可以檢查自己的工作是否與此標(biāo)準(zhǔn)相符?！癈AD標(biāo)準(zhǔn)”功能允許在文件中使用URL，利用這個(gè)功能，設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)的全體成員可以通過(guò)Internet或Intranet來(lái)查找和使用企業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)，而不必考慮其本身所在的位置。3.兼容性AutoCAD2002沒(méi)有改變DWG文件格式，因此可以百分之百的兼容AutoCAD2000和AutoCAD2000i的文件。AutoCAD2002同樣兼容那些針對(duì)AutoCAD2000和AutoCAD2000i開(kāi)發(fā)的應(yīng)用程序。4.CAD的功能得到增強(qiáng)使用關(guān)聯(lián)標(biāo)注（AssociativeDimension），用戶(hù)在對(duì)圖形文件中已標(biāo)注的幾何對(duì)象進(jìn)行修改時(shí)，則其標(biāo)注將根據(jù)修改結(jié)果來(lái)自動(dòng)調(diào)整。這個(gè)功能還支持圖紙空間中的模型空間對(duì)象標(biāo)注，因此在模型空間的關(guān)聯(lián)幾何對(duì)象被修改后無(wú)需對(duì)標(biāo)注進(jìn)行人工更新。使用塊屬性管理器可以直接修改塊中的屬性，而無(wú)需對(duì)塊進(jìn)行分解或重定義，同時(shí)，用戶(hù)所進(jìn)行的修改將立刻從所有已插入的塊中反映出來(lái)。2.3VBA簡(jiǎn)介VBA（VisualBasicforApplication）是一種完全面向?qū)ο篌w系結(jié)構(gòu)的編程語(yǔ)言，由于其在開(kāi)發(fā)方面的易用性和具有強(qiáng)大的功能，因此許多應(yīng)用程序均嵌入該語(yǔ)言作為開(kāi)發(fā)工具。Autodesk公司也在AutoCADR14.01版本開(kāi)始內(nèi)置了VBA開(kāi)發(fā)工具，同時(shí)提供了適用于VBA開(kāi)發(fā)的ActiveXAutomation對(duì)象模型。在AutoCAD2002版本中內(nèi)置的VBA是基于VisualBasic6.0版本。其具有很強(qiáng)的開(kāi)發(fā)能力，其主要功能包括：創(chuàng)建對(duì)話(huà)框及其它界面。創(chuàng)建工具欄。建立模塊級(jí)宏指令。提供建立類(lèi)模塊的功能。具有完善的數(shù)據(jù)訪(fǎng)問(wèn)與管理能力，可通過(guò)DAO（數(shù)據(jù)訪(fǎng)問(wèn)對(duì)象）對(duì)Access數(shù)據(jù)庫(kù)或其它外部數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行訪(fǎng)問(wèn)和管理。能夠使用SQL語(yǔ)句檢索數(shù)據(jù)，與RDO（遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)對(duì)象）結(jié)合起來(lái)，可建立C/S（客戶(hù)機(jī)/服務(wù)機(jī)）級(jí)的數(shù)據(jù)通信。能夠使用Win32API提供的功能，建立應(yīng)用程序與操作系統(tǒng)間的通信。從功能上來(lái)說(shuō)，VBA與VB幾乎完全一樣，或者說(shuō)VBA是VB的一個(gè)子集。但它們之間更本質(zhì)的區(qū)別在于VBA沒(méi)有自己獨(dú)立的工作環(huán)境，而必須依附于主應(yīng)用程序；而VB則不依附于任何其它的應(yīng)用程序，具有完全獨(dú)立的工作環(huán)境和編譯、連接系統(tǒng)。由于VBA依附于主應(yīng)用程序，因此它與主應(yīng)用程序之間的通信簡(jiǎn)單而富有效率，其代碼完全是在進(jìn)程內(nèi)執(zhí)行的。VBA的代碼在AutoCAD中仍以解釋的方式執(zhí)行，但由于它與AutoCAD共享內(nèi)存空間，因此執(zhí)行速度比ADS程序還要快。棱體成形車(chē)刀參數(shù)化CAD系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法3.1系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)3.1.1棱體成形車(chē)刀設(shè)計(jì)系統(tǒng)的模塊化設(shè)計(jì)模塊化的概念己經(jīng)采用了二十多年，軟件結(jié)構(gòu)的模塊化最能體現(xiàn)軟件設(shè)計(jì)的要求。模塊即為結(jié)構(gòu)中的方框，模塊之間的關(guān)系為上層統(tǒng)率下層，其主要特征是抽象和信息隱藏，即各模塊之間具有相對(duì)獨(dú)立性，各模塊各自實(shí)現(xiàn)一定的功能，而且與軟件結(jié)構(gòu)的其它部分具有簡(jiǎn)單的接口。把整個(gè)程序分成若干個(gè)子任務(wù)或模塊，稱(chēng)為模塊程序設(shè)計(jì)。使用模塊程序設(shè)計(jì)時(shí)面臨的問(wèn)題是如何把程序分成模塊以及如何把各模塊組合在一起。采用模塊程序設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)如下:(l）單個(gè)模塊要比一個(gè)完整的程序易于編寫(xiě)、查錯(cuò)和測(cè)試;(2)一個(gè)模塊有可能在很多地方或其它程序中應(yīng)用，這樣可以把這樣的模塊作為子模塊，如同子程序一樣;(3)模塊程序設(shè)計(jì)允許程序員分劃任務(wù)，允許很多人來(lái)共同完成較大的任務(wù);(4)整個(gè)程序的查錯(cuò)與修改也比較方便;(5)模塊設(shè)計(jì)容易讓人清楚地知道已取得多大進(jìn)展，還有多少工作要做。棱體成形車(chē)刀設(shè)計(jì)CAD系統(tǒng)模塊的構(gòu)成。（見(jiàn)圖1）3.2數(shù)據(jù)采集數(shù)據(jù)采集模塊主要是采集用戶(hù)界面中的數(shù)據(jù)，然后根據(jù)采集到的數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)庫(kù)中定位，讀取數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)，運(yùn)用的關(guān)鍵技術(shù)主要是數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)。成形車(chē)刀CAD設(shè)計(jì)系統(tǒng)采用數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)來(lái)保存和維護(hù)應(yīng)用程序的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)徹底消除了設(shè)計(jì)人員對(duì)成形車(chē)刀設(shè)計(jì)手冊(cè)的依賴(lài)性，保證了成形車(chē)刀設(shè)計(jì)參數(shù)的正確性及規(guī)范性。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，成形車(chē)刀的前角、后角、燕尾槽的結(jié)構(gòu)尺寸等都都利用了數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)。3.3刀具的設(shè)計(jì)3.3.1基于特征的參數(shù)化技術(shù)的概述我們要設(shè)計(jì)的是棱體成形車(chē)刀的參數(shù)化CAD設(shè)計(jì)系統(tǒng)，那么我們先對(duì)什么是參數(shù)化設(shè)計(jì)進(jìn)行下了解。近年來(lái)參數(shù)化設(shè)計(jì)的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，因此就出現(xiàn)了將參數(shù)化設(shè)計(jì)應(yīng)用到特征造型中去，使得特征具有可調(diào)整性，主要是針對(duì)特征的幾何和拓?fù)湫畔?。利用混合法?lái)建立特征模型，使形狀特征可以根據(jù)需求而變化，這就是基于特征的參數(shù)化設(shè)計(jì)。基于特征的參數(shù)化設(shè)計(jì)將基于特征的設(shè)計(jì)與參數(shù)化設(shè)計(jì)有機(jī)的結(jié)合起來(lái)，使用較完整的帶有語(yǔ)義的特征描述方式，并使特征本身就包含參數(shù)化變動(dòng)所需的成員變量和成員函數(shù)，將面向?qū)ο蟮募夹g(shù)應(yīng)用于特征的描述，在造型中也使用參數(shù)化，隨時(shí)可調(diào)整產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，尺寸，并因此帶動(dòng)特征自身的變動(dòng)，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的基于特征的參數(shù)化設(shè)計(jì)?；谔卣鞯膮?shù)化造型是實(shí)體造型、參數(shù)化造型、特征造型的綜合，是特征及其相關(guān)尺寸、公差的變量化描述。特征可視為如下三類(lèi)屬性描述的面向幾何的物體:(l)數(shù)據(jù)屬性指特征的靜態(tài)信息。(2)規(guī)則或方法屬性用于定義的特定設(shè)計(jì)和制造特性。(3)關(guān)系屬性用于描述特征間的相互依賴(lài)關(guān)系，或定義形狀特征間的位置關(guān)系。基于特征的參數(shù)化造型定義方法如圖3.12所示，產(chǎn)品的描述是形狀特征的集合，產(chǎn)品的描述包括特征構(gòu)成的描述和參數(shù)化變量的描述。產(chǎn)品的幾何模型實(shí)質(zhì)上由許多幾何體素構(gòu)成，幾何體素可以是實(shí)體、曲面或線(xiàn)框模型。而產(chǎn)品的約束通常可分為幾何約束和工程約束兩大類(lèi)。幾何約束包括結(jié)構(gòu)約束(也稱(chēng)拓?fù)浼s束)和尺寸約束。結(jié)構(gòu)約束指對(duì)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的定性描述，它表示幾何元素之間的拓?fù)浼s束關(guān)系，如平行、垂直、相切、對(duì)稱(chēng)等，進(jìn)而可以表征特征之間的相對(duì)位置關(guān)系。尺寸約束是特征幾何元素之間相互位置的量化表示，是通過(guò)尺寸標(biāo)注的約束，如距離尺寸、角度尺寸、半徑尺寸等。尺寸約束是參數(shù)化驅(qū)動(dòng)的對(duì)象，尺寸約束不僅可以變動(dòng)，而且需要標(biāo)注和顯示。工程約束是尺寸之間的約束關(guān)系，包括制造約束關(guān)系、功能約束關(guān)系、邏輯約束關(guān)系等，通過(guò)人工定義尺寸變量及它們之間在數(shù)值上和邏輯上的關(guān)系來(lái)表示。3.3.2數(shù)據(jù)采集部分?jǐn)?shù)據(jù)采集模塊主要是采集用戶(hù)界面中的數(shù)據(jù)，然后根據(jù)采集到的數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)庫(kù)中定位，讀取數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)，運(yùn)用的關(guān)鍵技術(shù)主要是數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)。成形車(chē)刀CAD設(shè)計(jì)系統(tǒng)采用數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)來(lái)保存和維護(hù)應(yīng)用程序的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)徹底消除了設(shè)計(jì)人員對(duì)成形車(chē)刀設(shè)計(jì)手冊(cè)的依賴(lài)性，保證了成形車(chē)刀設(shè)計(jì)參數(shù)的正確性及規(guī)范性。如表1、表2所示為棱體成形車(chē)刀的結(jié)構(gòu)尺寸和前、后角的數(shù)據(jù)庫(kù)。表1表2我們利用數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)把眾多數(shù)據(jù)綜合到一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)中，大大減輕了使用的工作負(fù)擔(dān)，提高了工作效率。3.3.3刀具初步設(shè)計(jì)棱體成形車(chē)刀如下圖所示：圖2：棱體成形車(chē)刀刀體呈棱柱體，可重磨次數(shù)比平體成形車(chē)刀多，缺點(diǎn)是只能用于加工外成形表面。在設(shè)計(jì)的系統(tǒng)內(nèi)，棱體成形車(chē)刀的主要結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)參數(shù)采用數(shù)據(jù)庫(kù)模式，將標(biāo)準(zhǔn)的結(jié)構(gòu)尺寸要求存入數(shù)據(jù)庫(kù)文件中，使用者不需要查表就能清楚的知道所需要的技術(shù)參數(shù)。要使用計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)設(shè)計(jì)棱體成形車(chē)刀，首先要了解傳統(tǒng)的棱體成形車(chē)刀設(shè)計(jì)方法。由于成形車(chē)刀刀體的總寬度決定成形車(chē)刀的結(jié)構(gòu)尺寸，而且是檢驗(yàn)成形車(chē)刀是否合格的標(biāo)準(zhǔn)之一，又根據(jù)成形車(chē)刀刀體總寬度公式:Lc=L十a(chǎn)+b+c十d，所以，刀體總寬度的確定，歸根結(jié)底是確定成形車(chē)刀的附加刀刃。（見(jiàn)圖3）圖3：刀體總寬度Lc成形車(chē)刀的刀體總寬度Lc與切削刃總寬度Lc1相等，即Lc為L(zhǎng)+a+b+c+d，式中各尺寸含義如圖3所示，L為工件廓形寬度;a為避免切削刃轉(zhuǎn)角處過(guò)尖而附加的切削刃寬度，取a=0.5~3mm;b為考慮工件端面加工和倒角而附加的切削刃寬度，其數(shù)值應(yīng)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(yīng)等于倒角值，b值應(yīng)比倒角寬度大1~1.5mm。系統(tǒng)需根據(jù)該值來(lái)判斷工件的最右端是圓弧還是倒角部分。c為保證后序切斷工序順序進(jìn)行而設(shè)的預(yù)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(shè)的附加切削刃寬度，取d=0.5~回轉(zhuǎn)體類(lèi)零件廓形一般由圓弧段、直線(xiàn)段及其它非圓曲線(xiàn)段構(gòu)成。由于各段廓形的修正計(jì)算方法各不相同,因此在進(jìn)行廓形修正計(jì)算前首先要區(qū)分圓弧段和直線(xiàn)段。系統(tǒng)根據(jù)用戶(hù)以人機(jī)交互方式輸入的各轉(zhuǎn)折點(diǎn)的直徑及對(duì)應(yīng)的上、下偏差和軸向距離進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和廓形計(jì)算,并根據(jù)預(yù)先確定的繪圖方向進(jìn)行坐標(biāo)點(diǎn)設(shè)置。在對(duì)圓弧段進(jìn)行修正計(jì)算時(shí),需判斷該圓弧是凸圓弧還是凹圓弧、是對(duì)稱(chēng)圓弧還是非對(duì)稱(chēng)圓弧。當(dāng)工件成形表面為圓弧時(shí),由于前角和后角的存在,與之對(duì)應(yīng)的成形車(chē)刀廓形實(shí)際上已不是圓弧形。但在圓弧形狀精度要求不高時(shí),為簡(jiǎn)便起見(jiàn),可仍以圓弧作為刀具廓形,不過(guò)其半徑將增大,如圖4所示。圖中1-2-3表示半徑為r、中心在O點(diǎn)、廓形深度為ap的工件圓弧。用計(jì)算法可求出刀具廓形深度P及點(diǎn)2′,然后通過(guò)1,2′,3作一圓弧,該圓弧即為可替代刀具廓形曲線(xiàn)的近似圓弧,其半徑R及中心點(diǎn)OC的位置可從△OA3及△O圖43.3.41．棱體成形車(chē)刀的計(jì)算公式加工外圓表面棱形車(chē)刀和工件關(guān)系示意圖如圖5所示圖5（1）h=rmax×sinγ（2）A=h÷tgγ式中A——刀尖到工件中心距離（3）工件計(jì)算點(diǎn)E到過(guò)工件中心O且與前刀面距離B=√r2-h2C=B–A（4）刀具截形深度Tmax=Px=C×COS(α+γ)刀具切削刃上最外一點(diǎn)置于工件最小半徑的水平面上,根據(jù)工件軸剖面上的廓形深度來(lái)計(jì)算刀具法剖面(N2N)內(nèi)的廓形深度。刀具成形刃的寬度和工件軸向尺寸相等,不需進(jìn)行修正計(jì)算。因此刀具廓形設(shè)計(jì)就是計(jì)算刀具的廓形深度Px。2．圓弧截形的計(jì)算公式參見(jiàn)圖6有圖6式中：3.3.5棱體成形車(chē)刀的廓形設(shè)計(jì)是通過(guò)對(duì)工件部分劃分組成點(diǎn)的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)的。首先獲取工件廓形上各組成點(diǎn)的尺寸參數(shù),包括組成點(diǎn)的半徑。每段廓形的長(zhǎng)度及圓弧段母線(xiàn)半徑等,根據(jù)工件造型確定其增加的組成點(diǎn)數(shù),然后計(jì)算工件廓形上所有組成點(diǎn)的坐標(biāo)和車(chē)刀刃形所有組成點(diǎn)的坐標(biāo)。如下圖零件圖7根據(jù)該零件的尺寸要求，將它劃分為7點(diǎn)，計(jì)算1、2..7各點(diǎn)的軸向、徑向尺寸的上下限數(shù)值。以圖7中右端為軸向(y)尺寸的坐標(biāo)圓點(diǎn),以工件成形表面直徑最小處的1點(diǎn)為x軸的坐標(biāo)圓點(diǎn)。將計(jì)算結(jié)果輸入到系統(tǒng)中，再根據(jù)一些前面所取的必要尺寸參數(shù)，系統(tǒng)將很快完成刀具設(shè)計(jì)工作。3.3.6棱體成形車(chē)刀的尺寸可分為形狀尺寸和位置尺寸。進(jìn)行尺寸自動(dòng)標(biāo)注時(shí),應(yīng)注意尺寸的重復(fù)標(biāo)注、漏標(biāo)及相對(duì)位置尺寸的相互干涉等問(wèn)題。成形車(chē)刀樣板廓形與成形車(chē)刀廓形(包括附加切削刃)完全相同,尺寸標(biāo)注基準(zhǔn)應(yīng)為刀具廓形的尺寸標(biāo)注基準(zhǔn)。本系統(tǒng)設(shè)計(jì)了相應(yīng)的子函數(shù),可對(duì)尺寸進(jìn)行排序和自動(dòng)標(biāo)注,并可將已標(biāo)注尺寸的工作圖及樣板圖以圖塊(BLOCK)形式保存,以備調(diào)用。3.4圖形的輸出1．圖幅設(shè)置系統(tǒng)可根據(jù)成形車(chē)刀的尺寸自動(dòng)選擇圖幅(也可由用戶(hù)自行選擇圖幅大小),并調(diào)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。2．標(biāo)題欄填充和技術(shù)要求標(biāo)注系統(tǒng)開(kāi)發(fā)了標(biāo)題欄和技術(shù)要求輸入對(duì)話(huà)框。在對(duì)話(huà)框中填入諸如設(shè)計(jì)者姓名、材料、比例等信息后,系統(tǒng)即可自動(dòng)將其填入標(biāo)題欄中的相應(yīng)位置。棱體成形車(chē)刀參數(shù)化CAD系統(tǒng)的應(yīng)用4.1棱體成形車(chē)刀參數(shù)化CAD設(shè)計(jì)系統(tǒng)的操作應(yīng)用成形車(chē)刀CAD設(shè)計(jì)系統(tǒng)來(lái)設(shè)計(jì)成形車(chē)刀，用戶(hù)的工作只是選擇所需的基本參數(shù)、工件材料的機(jī)械性能，輸入基本坐標(biāo)點(diǎn)的坐標(biāo)位置。點(diǎn)擊按鈕便可自動(dòng)實(shí)現(xiàn)成形車(chē)刀的精確設(shè)計(jì)。下面以圖8所示零件為例，說(shuō)明棱體成形車(chē)刀參數(shù)化CAD設(shè)計(jì)系統(tǒng)的應(yīng)用。圖8已知:加工工件模型如圖8所示，工件材料:Y15易切鋼;工件材料的機(jī)械性能бb=0.49GPa。要求:生成加工此工件的棱體成形車(chē)刀的二維工程圖設(shè)計(jì)操作步驟如下:(l)進(jìn)入AutoCAD系統(tǒng),加載工程棱體車(chē)刀參數(shù)化CAD設(shè)計(jì)系統(tǒng)，如圖9所示。(2)加載完成后點(diǎn)擊運(yùn)行宏，出現(xiàn)圖10所示的成形車(chē)刀設(shè)計(jì)總對(duì)話(huà)框。圖9圖10(3)點(diǎn)擊進(jìn)入系統(tǒng)，即出現(xiàn)圖11示的對(duì)話(huà)框。在這個(gè)界面里，用戶(hù)可以根據(jù)要求選擇合適的圖紙，和進(jìn)行一些必要的標(biāo)題欄填寫(xiě)。完成后點(diǎn)擊確定按鍵后在彈出的AutoCAD畫(huà)圖版上用鼠標(biāo)選取一個(gè)基點(diǎn)，點(diǎn)擊即可生成圖紙。如圖11~12所示圖11圖12(4)在接上步彈出的棱體成形車(chē)刀設(shè)計(jì)用戶(hù)對(duì)話(huà)框上選擇工件材料:鋼，選取前、后角大小。隨后計(jì)算刀具廓形深度Tmax。點(diǎn)擊“下一步”。如圖13所示圖13(5)根據(jù)上一個(gè)界面提供的數(shù)據(jù)計(jì)算出的Tmax,在圖14所示對(duì)話(huà)框內(nèi)，通過(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)將棱體成形車(chē)刀的主要參數(shù)提供給使用者選擇。圖14(6)根據(jù)獲得的數(shù)據(jù)，計(jì)算坐標(biāo)基1~5點(diǎn)的參數(shù)坐標(biāo)，和你需要的繪圖比例。將它們輸入到圖15所示窗口的對(duì)應(yīng)空格中，如果需要作圓弧，只要點(diǎn)擊，隱藏的數(shù)據(jù)輸入框就會(huì)顯示出來(lái)。本系統(tǒng)繪制圓弧采用三點(diǎn)繪制法，即圓心、圓弧起點(diǎn)和圓弧終點(diǎn)。如果點(diǎn)擊繪圖。如果暫時(shí)不需要可以將它們暫時(shí)隱藏起來(lái)。直線(xiàn)點(diǎn)的坐標(biāo)在左邊輸入，按起點(diǎn)到終點(diǎn)的順序依次輸入。本系統(tǒng)采用確定兩點(diǎn)坐標(biāo)的方法繪制直線(xiàn)，因此有些點(diǎn)的坐標(biāo)需要重復(fù)輸入。比如繪制點(diǎn)1到點(diǎn)2再到點(diǎn)3的一條線(xiàn)，那么點(diǎn)2的坐標(biāo)就需要輸入2次，分別作為線(xiàn)段1的終點(diǎn)和線(xiàn)段2的起點(diǎn)。如果需要輸入的點(diǎn)很多，可以點(diǎn)擊獲得更多的輸入框（如圖16）如果暫時(shí)不需要也可以用隱藏它們。將所需要的數(shù)據(jù)輸入到文本框之后，點(diǎn)擊繪圖就能獲得所需要的工程圖。圖15圖16(7)我們能夠看的到的