1 引言

花鍵拉刀作為一種高效、高精度的多齒復雜刀具已被廣泛用于花鍵孔的加工中。由于花鍵拉刀設計時涉及的參數多、計算量大、齒形設計繁瑣,所以設計周期較長。此外,由于花鍵拉刀屬于結構復雜的精加工刀具,制造成本較高,如果設計時出現計算失誤,將會造成很大的經濟損失。為了提高花鍵拉刀的設計精度和縮短設計周期,筆者開發了基于AutoCAD 2000的花鍵拉刀CAD系統,該系統可在AutoCAD 2000環境下實現花鍵拉刀的計算機輔助設計與繪圖。

2 系統的應用對象及構成

應用對象

根據被加工工件的情況,花鍵拉刀的設計一般有以下三種情況:

當被加工花鍵孔內、外徑的同軸度要求較低時,工藝上通常要求孔的內徑在拉削之前已達到要求的加工精度,此時只需設計一把加工花鍵部分的拉刀;

當被加工花鍵孔內、外徑的同軸度要求較高時,需設計能進行倒角、拉削圓孔和花鍵的復合式拉刀;

當加工深槽花鍵孔或粗拉鑄、鍛孔時,常需設計多把拉刀,組成花鍵拉刀組進行加工。因此,分別建立花鍵拉刀、圓孔—倒角齒—花鍵復合拉刀及花鍵拉刀組的設計模塊。用戶可根據加工情況選擇不同的設計模塊設計出相應的花鍵拉刀。

系統構成

本系統是在微型計算機上開發出的花鍵拉刀CAD系統,采用了Visual C++ 6.0和ObjectARX 3.0(AutoCAD 2000的二次開發軟件)混合編程技術以及模塊化編程的思想,可用于花鍵拉刀、復合花鍵拉刀及花鍵拉刀組的設計與繪圖。

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圖1 花鍵拉刀CAD系統總體結構圖
 
系統運行環境

硬件環境:PC 微型計算機(PⅡ450,32M內存,10G硬盤);軟件環境:WINDOWS95 / 98 / 2000 操作系統,VisualC++ 6.0、ObjectARX 3.0和Access數據庫軟件等應用開發工具。

系統總體結構

系統總體結構如圖1所示。

該系統共包含五個功能模塊:

系統主界面設計模塊

該模塊的功能是采用對話框的方式進行參數輸入及加工條件的選擇,并可對其它模塊進行操縱管理,實現花鍵拉刀的總體設計;

花鍵拉刀設計模塊

該模塊是本系統的核心部分,它又分成三個子模塊,即花鍵拉刀、復合拉刀及花鍵拉刀組三個設計子模塊。其主要功能是完成拉刀結構形式的確定、拉削方式的選擇(即普通式或輪切式)、花鍵齒刃形設計、倒角齒幾何參數設計、圓孔齒幾何參數設計、切削參數的確定、分屑槽及容屑槽的設計、花鍵拉刀強度及拉床拉力校驗、花鍵拉刀切削部分各刀齒的齒數確定、刀齒尺寸的計算、結構尺寸設計以及技術條件的確定。

數據庫管理模塊

由于在花鍵拉刀設計中需要從刀具設計手冊中查閱大量的數據,因此,用Access軟件建立了數據庫,以數據表格的形式將拉刀設計中所涉及的數據儲存在該數據庫中。而數據庫管理模塊的主要功能就是通過其界面對數據庫進行各種操縱與維護,并將查詢結果儲存到數據文件中,供繪圖模塊或其它模塊調用。

圖形處理模塊

拉刀工作圖中的內容比較多,包括拉刀總體視圖、各種刀齒的齒形截面局部視圖、切削部分及校準部分齒槽局部視圖、工件圖以及各刀齒的尺寸排列表和技術要求等。為實現花鍵拉刀的參數化繪圖,本系統將花鍵拉刀工作圖上的內容分解成單元圖塊,分別用objectARX 3.0編制相應的參數化繪圖程序,以便程序的調試與應用。

幫助模塊

幫助模塊可為用戶提供該軟件各功能模塊的詳細使用說明。

3 設計與繪圖的一體化

通常的刀具CAD軟件是將刀具設計計算和繪圖分為兩個部分,分別在兩個工作平臺上完成設計與繪圖工作。如刀具設計的計算部分用VB或VC語言編寫并以其為工作平臺,而刀具繪圖軟件采用AutoLISP或ADS語言編程以AutoCAD為工作平臺,因此兩者之間需進行繁瑣的數據傳遞,使用不便。AutoCAD從R14版本起提供了objectARX編程技術,為開發基于AutoCAD工作平臺的各種CAD應用軟件提供了強大的開發工具,其速度、性能、功能遠遠高于ADS和AutoLISP語言。ObjectARX 以C++為基本開發語言,以Visual C++為開發環境,具有數據可封裝性、可繼承性及多態性等特點;用其開發的CAD軟件具有模塊性好、獨立性強、連接簡單、用戶界面友好及使用方便等優點。利用objectARX與MFC基本庫的資源開發出的花鍵拉刀CAD軟件,在AutoCAD 2000環境下能夠利用一個系統主界面分別調用設計模塊與繪圖模塊,從而實現設計與繪圖的一體化。

在花鍵拉刀CAD系統中設計模塊與繪圖模塊之間的數據傳遞采用以下三種方法:

直接從數據庫中調用。利用MFC與ODBC的連接可以為objectARX3.0 FOR AutoCAD 2000提供與數據

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