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基于SolidWorks的M24絲錐實體造型

日期:2009-08-03 09:14:36     瀏覽:301    來源:東莞模具培訓網(wǎng)

 引言
    絲錐是一種常用的切削刀具。許多中小尺寸螺紋孔的粗精加工都離不開它。實際生產(chǎn)中,絲錐的耐用度比較低,為了使用有限元方法探索提高其耐用度的途徑,必須建立精確的絲錐模型。但因其切削角度較多,螺旋線生成復雜,Autocad等普通軟件無法實現(xiàn),絲錐規(guī)格較多時,每一種規(guī)格都要重新繪制,效率低下。SolidWorks實體設計軟件具有獨特的實體掃描、放樣功能,能夠?qū)崿F(xiàn)復雜零件的智能化設計。利用其"尺寸驅(qū)動"的強大特點,只需在某一型號基礎上,通過相關(guān)參數(shù)的更改就可以快速形成新的零件,實體設計效率大為提高。
    1  SolidWorks軟件特點
    該軟件是美國SolidWorks公司的產(chǎn)品,相對于二維CAD軟件來說,有許多優(yōu)點。其中之一就是它能真正體現(xiàn)出設計者的設計意圖,擺脫了二維CAD軟件純粹繪圖的作用,是目前機械設計的發(fā)展方向[1]。在SolidWorks中,無論是草圖、特征或者裝配中的尺寸,都是"驅(qū)動"的作用,是所標注對象的幾何數(shù)據(jù)庫的內(nèi)容,而不是對所標注對象的"注釋"。而且驅(qū)動尺寸始終與標注對象關(guān)聯(lián)[2]。
    SolidWorks有很強的三維造型功能。它利用拉伸、旋轉(zhuǎn)、掃描、放樣和加厚度等特征造型技術(shù)生成形體[3];通過系列零件設計表,可實現(xiàn)系列零件設計;通過三維和二維設計之間的"全相關(guān)"設計特點,可自動生成已有零件和部件的工程視圖。使得設計人員可以更加專注于"構(gòu)思和設計"。
    2  M24絲錐實體造型過程
    2.1 M24絲錐結(jié)構(gòu)分析及實體造型構(gòu)思
    由于絲錐切削部分主要由螺旋切削刃構(gòu)成。為了排屑方便,同時形成適宜的切削角度--前角,通過在軸向均勻分布的圓弧槽構(gòu)成容屑槽,同時產(chǎn)生前角。因此該刀具的切削刃是斷續(xù)的螺旋線。切削刃后部是圓柱形柄部。為了加工時機床或者手動夾持方便,通常具有方頭尾部。
    從上述結(jié)構(gòu)特點可見:切削部分的造型是整個造型的難點,必須充分考慮螺旋線和容屑槽的生成過程及順序。為了降低造型難度,先通過掃描的方式生成螺旋槽,然后在端面上構(gòu)建容屑槽斷面草圖,并進行帶引導線的放樣、圓周陣列,*生成比較簡單的柄部及尾部。
    2.2 M24絲錐造型過程
    首先通過拉伸的方式建立切削部位初始圓柱面。在圓柱面上創(chuàng)建螺旋線草圖以及螺紋槽剖面草圖,如圖1所示。掃描輪廓垂直于掃描路徑并且位于掃描路徑的起點。據(jù)此參數(shù)完成切削部螺旋槽,如圖2。
         

 

圖1  掃描路徑及輪廓

             

圖2  螺旋槽形成圖

 

在已經(jīng)生成的切削部分的端面上根據(jù)容屑槽尺寸建立圖3所示草圖,并且經(jīng)"拉伸切除"操作后,得到一條容屑槽。
    

 

圖3  絲錐容屑槽的生成


    選擇圓柱面的軸心建立基準軸1,對容屑槽進行圓周陣列,得到圖4所示切削部位模型。
    

圖4  絲錐切削部分


    切削部位完成后,通過進一步的"拉伸"操作建立柄部以及尾部特征,中間穿插完成容屑槽在柄部的自然過渡,該過程采用"放樣"特征實現(xiàn),如圖5所示。
    

圖5  放樣生成柄部容屑槽


    最終完成的絲錐模型如圖6所示。
    

 圖6  完整絲錐模型


    3  公稱直徑變化后絲錐模型的創(chuàng)建方法
    上述創(chuàng)建過程是完全按照M24絲錐的各部尺寸創(chuàng)建的,如果有限元分析過程中,需要其他尺寸的絲錐模型,僅需要退回到建模的起點位置設置相關(guān)的參數(shù),更改相關(guān)草圖尺寸以及拉伸、切除、掃描、放樣等特征參數(shù)值,即可比較容易的滿足設計要求。如果為了創(chuàng)建刀具庫等標準化、大規(guī)模的操作,則可以使用SolidWorks為用戶開放的二次開發(fā)接口VBA以及參數(shù)化設計方法,編制一個簡單的程序,在需要某種規(guī)格時輸入相應的參數(shù)即可實現(xiàn)。
    4  結(jié)語
    利用SolidWorks軟件進行絲錐實體設計,方便快捷。對于外形相似、規(guī)格不同的絲錐,可謂"一勞永逸",對于所有復雜刀具設計、制造行業(yè)來說,提供了一種便捷的解決方案;對于實現(xiàn)CAD/CAM/CAE等一體化工程,也提供了可靠的、一致性較強的模型。

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