AutoCAD2004環(huán)境蝸輪滾刀的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)

1、AutoCAD2004環(huán)境蝸輪滾刀的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì) 蔣進(jìn)科 勞奇成 西安工業(yè)大學(xué) 機(jī)電學(xué)院 西安710032；摘要:本文以Visual C+6.0為開發(fā)環(huán)境，進(jìn)行編程計(jì)算完成了蝸輪滾刀的參數(shù)化設(shè)計(jì), 以AutoCAD2004繪圖軟件提供的Auto Lisp語(yǔ)言完成了蝸輪滾刀工程圖的自動(dòng)繪制,實(shí)現(xiàn)蝸輪滾刀的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)。關(guān)鍵詞: AutoCAD,蝸輪滾刀,計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)中圖分類號(hào)：TG708CAD of the Worm Gear Hob Based on AutoCAD2004Jiang jinkeLao qichengSchool of Mechanics and Electronics

2、Engineering，Xian Technological University，Xian 710032，ChinaAbstract:Based on the platform of the Vc+6.0 and the drawing software AutoCAD2004， parameterization design is realized by programming in Vc+6.0, and the hob working drawing is achieved by AutoLisp included in AutoCAD2004，So the computer aide

3、d design (CAD) of the ZK Worm Gear hob is realized.Keywords : AutoCAD Worm Gear Computer Aided Design1引言當(dāng)今社會(huì)是科學(xué)技術(shù)高速發(fā)展的社會(huì),特別是近幾年,計(jì)算機(jī)電子技術(shù)取得了巨大進(jìn)步給傳統(tǒng)的機(jī)械制造行業(yè)帶來(lái)了巨大的影響。在產(chǎn)品的研發(fā)過(guò)程中設(shè)計(jì)工作愈來(lái)愈復(fù)雜,使得傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法已不適應(yīng)現(xiàn)代化的需要,蝸輪滾刀作為一種復(fù)雜刀具,它是用來(lái)加工蝸輪的專用刀具,它的外觀與齒輪滾刀很相似,在設(shè)計(jì)上也有許多相同之處,但是,蝸輪滾刀卻有它白己的特點(diǎn)：它的基本蝸桿類型和原始尺寸都必須與原始蝸桿相同,與齒輪滾刀相比

4、它是一種更為專用的刀具,一種齒輪滾刀可以加工相同模數(shù)不同齒數(shù)的齒輪,而蝸輪滾刀只能加工相同直徑系數(shù)的蝸輪。采用人工設(shè)計(jì)時(shí),計(jì)算工作量大,設(shè)計(jì)結(jié)果不理想,往往需要多次驗(yàn)算,而且周期長(zhǎng),最后得到的不過(guò)是一個(gè)可行結(jié)果,而不是優(yōu)化結(jié)果。因此,有必要在設(shè)計(jì)過(guò)程中引人計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(CAD)技術(shù)，以減輕設(shè)計(jì)人員的工作量,提高設(shè)計(jì)速度與精度并優(yōu)化設(shè)計(jì)。使用時(shí)只需簡(jiǎn)單操作即可獲得較為滿意的設(shè)計(jì)結(jié)果。因此研發(fā)蝸輪滾刀CAD系統(tǒng)有很大的經(jīng)濟(jì)和現(xiàn)實(shí)意義。它是提高產(chǎn)品設(shè)計(jì)質(zhì)量、縮短開發(fā)周期、大幅度提高勞動(dòng)生產(chǎn)率的重要手段;是企業(yè)提高創(chuàng)新能力和管理水平,增強(qiáng)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力和參與國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)的必要條件。 2 軟件運(yùn)行環(huán)境1操作系

5、統(tǒng)：Windows xp Sever 2開發(fā)語(yǔ)言：VC+6.0 3開發(fā)平臺(tái)：AutoCad20044數(shù)據(jù)庫(kù) ：Access 20033 軟件總體結(jié)構(gòu)蝸輪滾刀CAD軟件設(shè)計(jì)主要目的是為了解決刀具設(shè)計(jì)過(guò)程中繁瑣的重復(fù)計(jì)算,系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如下圖示：蝸輪滾刀CAD系統(tǒng) 設(shè)計(jì)計(jì)算模塊參數(shù)化繪圖模塊參數(shù)入模塊 *.TXT文件Access數(shù)據(jù)庫(kù)圖1 總體結(jié)構(gòu)圖3.1.1參數(shù)輸入模塊主要完成原始參數(shù)的輸入,利用目前流行軟件VC+6.0了采用對(duì)話框的方式進(jìn)行人機(jī)界面的交互,用對(duì)話框輸入,具有準(zhǔn)確,高效,簡(jiǎn)化用戶的交互操作等特點(diǎn)。 3.1.2設(shè)計(jì)計(jì)算模塊系統(tǒng)在獲得所需的設(shè)計(jì)條件后,由該模塊完成蝸輪滾刀的設(shè)計(jì)計(jì)算,確定

6、蝸輪滾刀基本參數(shù)：容屑槽數(shù)ZK,鏟削量K與K1,容屑槽其它參數(shù),校驗(yàn)刀齒強(qiáng)度和鏟磨干涉,確定滾刀結(jié)構(gòu)型式齒形尺寸,滾刀其它結(jié)構(gòu)尺寸等通過(guò)建立表處理函數(shù)對(duì)相關(guān)表操作,搜索所需數(shù)據(jù);也需從自定義函數(shù)庫(kù)中調(diào)用有關(guān)函數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算;刀齒強(qiáng)度和鏟磨干涉校驗(yàn)則調(diào)用專門的模塊,采用計(jì)算計(jì)算的方法做出判斷,并顯示結(jié)果,如果刀齒強(qiáng)度不夠或鏟磨干涉,則會(huì)修正有關(guān)參數(shù),重新設(shè)計(jì),直到通過(guò)校驗(yàn)為止.在該模塊還要完成蝸輪法向齒形及軸向齒形點(diǎn)的求解，完成滾刀所有參數(shù)及法向齒形和軸向齒形點(diǎn)文件的保存其流程如下：檢驗(yàn)?zāi)芊褡鎏资介_始 輸入原始參數(shù) 否 是 帶孔滾刀帶柄滾刀 計(jì)算滾刀幾何參數(shù)能否做成帶軸鍵向健 確定容屑槽數(shù) 是

7、否帶端面鍵滾刀帶軸向鍵滾刀計(jì)算滾刀鏟背量 確定滾刀全部尺寸計(jì)算端面參數(shù)求解法向和軸向齒形點(diǎn)校驗(yàn)刀齒強(qiáng)度產(chǎn)磨是否干涉否輸出結(jié)果TXT保存文件 是計(jì)算齒形參數(shù)結(jié)束 計(jì)算切削部分的長(zhǎng)度圖2 計(jì)算模塊流程圖3.1.3繪圖模塊參數(shù)化繪圖根據(jù)設(shè)計(jì)計(jì)算確定的結(jié)構(gòu)型式調(diào)用相應(yīng)的畫圖程序,計(jì)算結(jié)果來(lái)自設(shè)計(jì)計(jì)算模塊生成的*.TXT文件,在AutoLISP程序調(diào)用該文件中的數(shù)據(jù)賦給刀具圖參數(shù)變量,畫圖程序需結(jié)合具體的滾刀結(jié)構(gòu)型式,考慮圖形中各幾何要素的圖法,還要確定需要標(biāo)注的尺寸,公差,形位公差的位置,以便一起畫出。該模塊主要由主視圖,齒形圖,端面齒型圖,軸向法向齒形圖,齒寸標(biāo)注子模塊組成,共同完成繪制滾刀工作圖的

8、全部工作。1主視圖中,對(duì)于不同的滾刀,可能切削部分長(zhǎng)度相等,但一般齒數(shù)不相等所以,此模塊除了能正確繪制整體連軸式滾刀的柄部和帶孔式滾刀的軸孔及軸臺(tái)的外徑,還應(yīng)能按齒數(shù)正確繪制出完整齒和不完整齒,同時(shí),主視圖中應(yīng)在未剖部分填充表示螺旋方向的雙點(diǎn)畫線,其方向反映滾刀旋向,角度等于螺旋升角,該模塊依次判斷進(jìn)給方向,旋向,結(jié)構(gòu)形式等并進(jìn)入不同的子模塊繪制相應(yīng)的主視結(jié)構(gòu)圖形,整體式滾刀主視圖由錐柄,齒形段子,軸段各子程序組成。2左視圖中,不同的結(jié)構(gòu)型式具有不同的左視圖,帶孔式結(jié)構(gòu)在該模塊繪制左視圖,而整體連軸式結(jié)構(gòu)則是繪制剖視圖,整體連軸式結(jié)構(gòu)又可分為兩種情況,一般dw2和dw3從提高刀桿剛度的角度出發(fā)

9、取等于或略小于da0-2H,但不小于dw1(滾齒機(jī)支撐套直徑),必要時(shí)也可取大于da0-2H因此,左視圖模塊除可正確繪制帶孔式軸向鍵和帶孔式端面鍵結(jié)構(gòu)型式的左視圖之外,還可正確繪制出dw2和dw3小于,等于,和大于da0-2H的三種情況下的剖視圖其中,dw2和dw3小于或等于da0-2H時(shí)均從dw2段任意位置取剖面圖,而大于da0-2H的情況下因要標(biāo)注容屑槽深度H,故從dw2段銑出的容屑槽處取得剖視圖該模塊主要在端面子程序里完成。這三種情況下圖所示: 圖3 整體連軸式滾刀三種不同的左視圖3齒形圖模塊中,蝸輪滾刀工作圖中容屑槽形式不同則齒形圖也不同,對(duì)直容屑槽滾刀要繪制軸向齒形并標(biāo)注軸向截面齒形

10、尺寸,對(duì)螺旋容屑槽滾刀要繪制軸向齒形,法向齒形,并標(biāo)注法向齒形尺寸和軸向鏟背面的角度,兩種情況下軸向齒形圖形式也不相同, 齒形圖繪制時(shí)要根據(jù)容屑槽形式和蝸輪模不同進(jìn)入不同的齒形繪制子模塊,此模塊在軸向和法向子程序完成,該程序通過(guò)調(diào)用齒形點(diǎn)文件將各點(diǎn)用直線擬合成曲線計(jì)算出齒厚在通過(guò)鏡像等完成完整齒形繪制和尺寸標(biāo)注。4 在尺寸標(biāo)注模塊中,系統(tǒng)先要從數(shù)據(jù)文件中正確讀取各尺寸的公差,制造公差值和各表面粗糙度,以進(jìn)行正確標(biāo)注然后自動(dòng)計(jì)算合適的位置坐標(biāo),用文字寫出技術(shù)條件和要求,技術(shù)條件中的指標(biāo)數(shù)值根據(jù)設(shè)計(jì)所得的滾刀參數(shù)通過(guò)讀取數(shù)據(jù)文件而得到若有個(gè)別尺寸位置不合適,只要在環(huán)境下使用其編輯功能稍加修改即可。

11、開始讀入滾刀參數(shù)文件校驗(yàn)是否做成帶柄的 是確定刀軸位置是否做成帶軸向鍵 調(diào)用畫錐柄子程序 否 是是否徑向進(jìn)給是否徑向進(jìn)給整體式端面子程序 否 是 否 是整體式各段軸子程序子程序套式帶軸向鍵徑向進(jìn)給主視子程序套式帶端面鍵徑向進(jìn)給主視子程序套式帶端面鍵切向進(jìn)給主視子程序套式帶軸向鍵切向進(jìn)給主視子程序是否徑向進(jìn)給是 否 徑向進(jìn)給整體式滾刀齒形段子程序切向進(jìn)給整體式滾刀齒形段子程序 套式帶端面鍵端面子程序套式帶軸向鍵端面子程序讀入法向軸向齒形點(diǎn)文件調(diào)用畫軸向法向齒形子程序 調(diào)用標(biāo)注尺寸子程序結(jié)束圖4 繪圖模塊總體流程3.1.4數(shù)據(jù)庫(kù)在滾刀CAD 設(shè)計(jì)中,要用到大量的表格與線圖,如滾刀外徑偏差,常用的滾

12、齒機(jī)刀架參數(shù),莫氏錐柄和螺孔尺寸,蝸輪滾刀各表面粗糙度,制造公差以及蝸輪滾刀制造公差,檢查項(xiàng)目等等。將這些數(shù)據(jù)內(nèi)容以表的形式存入Access數(shù)據(jù)庫(kù),通過(guò)+6.0 MFC的ODBC類進(jìn)行數(shù)據(jù)庫(kù)連接。通過(guò)ODBC類中的CRecordset 類選擇數(shù)據(jù)源中的表作為記錄集,實(shí)現(xiàn)對(duì)表中的記錄進(jìn)行滾動(dòng),讀取等。對(duì)于不同的數(shù)據(jù)表建立從CRecordset 類派生的記錄集，通過(guò)調(diào)用該類的記錄定位函數(shù)完成對(duì)滾刀制造公差等檢索。3.1.5 Vc+和AutoCAD數(shù)據(jù)的傳輸Autolisp語(yǔ)言是一種嵌入AutoCAD內(nèi)容的智能設(shè)計(jì)語(yǔ)言,是對(duì)AutoCAD進(jìn)行二次開發(fā)的有力工具,該語(yǔ)言在AutoCAD環(huán)境下運(yùn)行,可直

13、接調(diào)用AutoCAD繪圖命令。在本軟件設(shè)計(jì)中,采用Autolisp的輸入輸出(I/O)功能來(lái)實(shí)現(xiàn)兩種軟件數(shù)據(jù)間的通訊，在Autolisp的I/O函數(shù)中,Read-line能夠從ASCII碼文本文件中讀取數(shù)據(jù),每次讀取一行每一行作為一個(gè)處理單元。然后再由Autolisp接口程序調(diào)用,讀取文本文件(*.TXT)中的數(shù)據(jù),進(jìn)行參數(shù)繪圖。將處理過(guò)的全部滾刀數(shù)據(jù)寫入zk.txt文件程序如下：ofstream outfile("zk.txt",ios_base:out); / ios_base:app outfile<<da0<<endl;outfile<

14、<df0<<endl;outfile<<d0<<endl; 通過(guò)下面程序進(jìn)程調(diào)用程序可從Vc+ 界面進(jìn)入到AutoCAD2004的繪圖屏幕STARTUPINFO acad;_PROCESS_INFORMATION procinfo;GetStartupInfo(&acad);CreateProcess(NULL,"C:ProgramFilesAutoCAD2004acad.exe",NULL,NULL,FALSE,NORMAL_PRIORITY_CLASS|CREATE_NEW_CONSOLE,NULL,NULL,&

15、a 進(jìn)入到AutoCAD2004界面后通過(guò)Lisp語(yǔ)言編寫讀文件程序如下： (setq f1 (open "D:My Documentscad18zk.txt" "r")(setq da0 (atof (read-line f1) ; /滾刀外徑(setq df0 (atof (read-line f1) ; /滾刀低徑(setq d0 (atof (read-line f1) ; /滾刀分度圓直徑 這樣將設(shè)計(jì)計(jì)算模塊得到的滾刀所需的全部數(shù)據(jù)通過(guò)文件傳輸?shù)絃isp語(yǔ)言編寫的繪圖程序中實(shí)現(xiàn)了參數(shù)化繪圖。4實(shí)例采用本文作者編制的程序以m=8，Z 1=1，d 1=72，Ds=150,C1=0.2,Z 2=28,蝸桿精度等級(jí)為8級(jí)，生成的蝸輪滾刀如下示：圖5 蝸輪滾刀結(jié)構(gòu)圖5結(jié)論Access的數(shù)據(jù)庫(kù)管理功能便于刀具設(shè)計(jì)所需表項(xiàng)的存儲(chǔ),并可定位查找。利用VC+進(jìn)行刀具結(jié)構(gòu)參數(shù)的計(jì)算,并利用接口程序?qū)崿F(xiàn)兩種語(yǔ)言之間的數(shù)據(jù)通訊。刀具結(jié)構(gòu)參數(shù)確定以后,通過(guò)調(diào)用預(yù)先編制的Autolisp參數(shù)繪圖程序,可方便、迅速地繪出蝸輪滾刀工作圖,省去了交互式繪圖的繁瑣程序。本軟件的編程方法同樣適合于其它類型刀具的CAD。6參考文獻(xiàn)【1】程偉，梁萍. 蝸輪滾刀計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì).1997，（4）34-35【2】董