基于Solidworks的麻花钻的二次开发

基于 Solidworks 的麻花钻的二次开发摘 要：在机械加工中，麻花钻是应用最为广泛的孔粗加工刀具，同时也是几何形状最为复杂的切削刀具之一。尽管人们已做了大量有价值的研究工作来加深对其几何形状、切削方式以及制造方法的了解，但对于钻头的几何参数及切削性能仍需作深人的研究。提出了基于 SolidWorks 软件、调用 API 对象进行二次开发 ,实现麻花钻三维参数化设计的思路 ,介绍了在 Visual Basic 编程环境下进行二次开发的具体过程和关键技术。该方法可解决麻花钻前刀面、后刀面、排屑槽、切削刃带等复杂空间曲面的参数化建模难题 ,提高设计效率 ,并为麻花钻的进一步开发提供参考。关键词：麻花钻，二次开发，三维建模，SolidworksThe twist drill based on the secondary development of SolidworksAbstract：In the machining, the twist drill hole is the most widely roughing tool, but also the geometric shape of one of the most complex cutting tools. Despite the valuable research work has been done to deepen their geometry, cutting patterns and knowledge of manufacturing methods, but the geometric Research on Parameterized Design System of Twist Drills.Based on SolidWorks Secondary The idea of realizing 3D parameterized design of twist drills by transferring API objects as a secondary development method based on SolidWorks software is proposed. The process and key points of the secondary development under Visual Basic programming environment is introduced. This method can resolve the parameterized modeling problem of twist drill , including its rake , clearance , flutes and cutting edges , and can increase the design efficiency as well as offer a reference for the further devel 2opment works.Keywords : twist drill , parameterized design ,SolidWorks ,secondary development , modeling第 1 章 绪论11 内容及基本要求主要内容：1参数化设计：指定题目为基于 Slidworks 的麻花钻的二次开发，需要针对麻花钻的结构特征进行参数化设计，我这次设计的是直柄麻花钻。2进行完参数化设计再进行建模，由于对编程不是很熟悉，首先要清楚麻花钻建模的整个过程，我先用画图的方法画出了整个麻花钻，了解了整个流程。3接下来我学习了一门全新的编程语言 VB，这次的主要任务就是二次开发，所以在这一块花的时间很多，我学习了这门语言，自己在学习中先练习了很多实例，例如简单螺纹等，在这个基础上对整个编程有了直观的认识，在整个编程的过程中，我遇到了很多串联的问题，知道每一步怎么做，但是连在一起遇到了困难，所以这是我最需要克服的问题，也是我得到的最大的收获！基本要求：1） 进行麻花钻参数化设计2） 进行麻花钻的 3D 建模3） 学习 VB 编程语言 4） .运用 VB 语言对麻花钻进行编程5） .建立对话框，得到最后的成果6） .撰写整个毕业设计的论文，对自己的成果进行总结性汇1.2 重点研究的问题重点研究二次开发，要学会 VB 编程语言，很好的运用编程语言对麻花钻进行二次开发，让自己在这次毕业设计中得到很好的学习主要特色：首先选择一种典型的麻花钻产品 ,按正确的设计关系(包括几何拓扑关系和约束关系)在 Solidworks 环境中绘制标准的三维模型 ,并根据建模的需要 ,分析并确定模型参数;然后在 VB 编程环境中开发程序界面 ,定义变量;再在程序中调用对象 ,用变量代替标准模型中对应的参数 ,通过尺寸驱动生成模型 ,从而实现麻花钻的参数化设计。第二章 Solidworks 二次开发的研究2.1 Solidworks 二次开发的介绍在机械产品中 ,系列化定型产品占有相当大的比例。同系列的定型产品大多具有相同或相似的外形轮廓特征。在采用传统的建模方法进行产品设计时 ,不可避免地要对模型的几何尺寸及结构形状进行反复修改、调整和优化 ,设计效率较低。为了提高设计效率 ,对于系列化定型产品 ,可以采用参数化设计方法。参数化设计是利用一组参数来约束产品模型的几何尺寸 ,以方便地实现产品模型的可变性、可重用性和快速设计 ,它能够缩短设计开发周期 ,提高设计效率 ,把设计人员从繁琐的建模工作中解放出来 ,将更多精力投入模型分析、改进等创新性工作中 ,为后续的有限元分析及制订加工工艺做好准备工作。在钻削加工中使用最为普遍的麻花钻也属于系列化定型产品 ,同类型的麻花钻具有基本相似的结构特征 ,只是在尺寸参数等方面有所不同。本文基于 SolidWorks 设计软件 ,调用 API 对象进行二次开发 ,实现了麻花钻前刀面、后刀面、出屑槽以及切削刃带等复杂空间曲面的参数化建模设计。22SolidWorksAPI 对象模型简介SolidWorks API 是 SolidWorks 软件的 OLE(对象链接与嵌入)应用程序开发接口。SolidWords API 对象模型是一种树型结构模型 ,其根为 SolidWorks 对象。为了得到一个特定的对象 ,必须首先从 Solid2Works 对象开始对其子孙进行遍历。SolidWorks 对象是 SolidWorks API 中的最高层对象 ,是程序调用其它对象的入口 ,可以直接和间接访问 SolidWorks API 中的其它对象。为了便于用户进行二次开发 ,Solid2 Works提供了大量 API 对象 ,这些对象涵盖了全部 SolidWorks 的数据模型。通过调用 SolidWorks 中的 API 函数 ,可以完成零件的建模、修改以及零件特征信息的提取 ,可在用户开发的应用程序中实现与在SolidWorks 交互环境中相同的功能。图 1 为 SolidWorks API 的对象层次体系 ,可以看出 ,SolidWorks API 的对象分为若干层 ,每一层又包括若干对象 ,每个对象都有相应的属性、事件和方法。通过对象调用 ,可实现程序的基本操作和设置 SolidWorks 系统环境。其中 ,最常用的是 ModelDoc2 对象 ,该对象属于模型层 ,是 SolidWorks 的子对象。利用 ModelDoc2 对象 ,可以实现视图设置、轮廓线修改、参数控制、对象选择、打开和保存文档、生成编辑特征参量、生成框架等与实体模型相关的各种操作。第三章 麻花钻的设计过程31 设计流程设计流程如图 2 所示。首先选择一种典型的麻花钻产品 ,按正确的设计关系(包括几何拓扑关系和约束关系)在 SolidWorks 环境中绘制标准的三维模型 ,并根据建模的需要 ,分析并确定模型参数 ;然后在 VBA 编程环境中开发程序界面 ,定义变量;再在程序中调用 API 对象 ,用变量代替标准模型中对应的参数 ,通过尺寸驱动生成模型 ,从而实现麻花钻的参数化设计。设计过程如下。(1)分析模型 ,确定设计参数设计软件的主程序界面图 3 所示。为了分析麻花钻模型 ,确定需要驱动的参数。钻头直径 c 和螺旋角 f 是最重要的参数 ,其次是钻杆长度 a、钻头刃带长度 b 和刃背直径 h ,然后是顶角 g ,最后是刀柄长度 d 和刀柄厚度e。根据模型参数之间的函数关系 ,计算关键点的坐标值 ,并用参数表示。参数之间的几何关系为式中 , p 为螺距; 为出屑槽初始位置与 y 坐标轴的夹角; 为螺旋槽旋转的圈数。(2)录制宏 ,在 VBA 环境中编程宏是一系列命令的集合 (相当于 DOS 下的批处理文件) ,宏所包含的调用相当于使用用户界面执行操作时 ,对 API 的调用。借助于宏录制 ,可以获得程序头文件 ,方便、快捷地掌握程序语法及命令 ,然后在 SolidWorks 携带的 VBA 环境中 ,用程序头文件中定义的变量 ,替换宏程序参数。(3)导出文件由于 VBA 环境嵌入在 SolidWorks 中 ,程序不能独立运行 ,操作很麻烦。为便于操作 ,需要导出程序文件。具体操作步骤为:在 VBA 环境中打开工程资源管理器;右键单击窗体 ,选择导出文件 ,在默认文件夹路径下生成 3 . frm 格式文件;然后用 VB 打开该文件 ,修改程序头文件 ,把程序转换到 VB 开发环境中;在工具栏中点击“文件”菜单 ,选择生成可执行文件。由于可执行文件移植性好 ,提高了程序安全性。32麻花钻设计的关键技术(1)钻尖建模麻花钻横刃较短 ,钻尖处尺寸值小 ,受屏幕分辨率限制 ,尺寸太小时程序无法进行精确绘图。解决方法: 放大模型比例。缺点是模型整体放大后 ,比例不易控制 ,会给计算带来麻烦 ,因此有一定局限性; 局部放大视区 ,对微小尺寸区域进行放大 ,等于提高了屏幕分辨率。程序表示为:(2)前、后刀面及刃带建模前刀面是切屑流过的表面 ,由两个出屑槽部分形成。在建模过程中 ,钻杆直径 c 和螺旋升角 f 为变量 ,根据计算公式 ,决定了刃带长度 b 值也是可变的。根据计算公式 ,由于 是变化的 ,因此前刀面和后刀面在空间的相对位置也是变化的。因此在建模过程中 ,需要画出空间辅助直线 ,建立空间辅助平面 ,在空间辅助平面上绘制前、后刀面草图。解决方法:采用跟踪法 ,即选择螺旋切除的起始点 A ,通过计算得到旋转圈数 ,跟踪计算点 A 的空间位置 ,过原点 O 和起始点 A 画一条空间 3D 线段 OA ,得到垂直于 OA 的空间辅助平面。由于前、后刀面的空间位置是变化的 ,因此在空间辅助平面上绘制草图时 ,必须控制草图的矢量方向。空间分为四个区间 ,绘制草图直线时 ,将各线段端点坐标值乘以系数 ,经计算 ,随着 在(0360 )范围内变化 , 由 + 1 到 - 1 交替变化。以此改变草图的矢量方向。程序表示为: 通过计算出屑槽的空间位置 ,绘制辅助 3D 直线和辅助平面 ,并通过判断语句 ,控制草图的方向, 拉伸切除出横刃以及前、后刀面。(3)出屑槽和刃背空间曲面建模随着钻头直径 c 的变化 ,出屑槽和刃背的草图必须随着直径 c 的变化而变化 ,否则会出现没有切除掉或者没有完全切除等现象。程序表示为:3.3代码整理及程序调试代码整理如下: 3.4结语本文简要论述了 SolidWorks 参数化设计的思路与重点。麻花钻零件参数化设计调试结果证明 ,该方法简便高效 ,有利于刀具企业结合生产实际 ,建立符合自身需要的产品参数化元件库 ,对于提高设计效率、缩短开发周期 ,提升产品市场竞争力具有重要的现实意义。图 63 开发的命令按钮1）选择下拉菜单“视图”工具栏2）打开自定义对话框后，选择“命令”选项卡下的“用户自定义” 3) 在右边的”命令”列表中根据提示，将命令拖放到 AutoCAD 的绘图区或现有的工具栏，创建命令按钮。命令过程：1. 先绘制圆柱体，圆柱体半径为 5mm,高度为 140mm。在 CAD 中使用仰视，西南等轴侧视图，得到下面的图形：2 则将该图层打开，绘制螺纹，螺纹的圆心为（0,0） ，总转角为 525 度，上半圆半径=4.2mm，下半圆半径=4.2mm，螺纹高度为 85mm,得到下面的图形：3 再要用到 UCS 坐标，选定原点，进行 Z 轴矢量4 画圆，圆心与螺纹的起点重合，圆的半径为 3.5mm,进行拉伸，如图：5. 进行体着色：6进行阵列：7. 进行差集8. 体着色视图第四章 麻花钻的参数化设计41 数学模型利用麻花钻直线刃圆锥面刃磨法的数学模型，介绍了在 Solidworks 环境下，根据标准直柄麻花钻的相关几何参数和制造参数，探讨和研究了利用此种刃磨法的数学模型，进行麻花钻三维实体建模的详细方法。在机械加工中，麻花钻是应用最为广泛的孔粗加工刀具，同时也是几何形状最为复杂的切削刀具之一。尽管人们已做了大量有价值的研究工作来加深对其几何形状、切削方式以及制造方法的了解，但对于钻头的几何参数及切削性能仍需作深人的研究。随着 solidworks 技术的迅速发展，应用先进的计算机技术对麻花钻进行三维实体建模，并在此基础上利用有限元仿真技术模拟其加工情况，避免了传统试验方法的缺陷，对于研究钻头刚度和钻削机理，提高孔加工效率和改进钻头结构设计有重要意义，建立麻花钻的三维实体模型是其重要的第一步。本文以直柄麻花钻为例，利用 VB 软件和麻花钻直线刃圆锥面刃磨法的数学模型，详细介绍其三维实体建模过程。由于麻花钻几何形状的复杂性，本文所建模型是种近似求解，更为合理的 3D 模型有待于进一步研究。42 标准麻花钻的组成麻花钻有三部分组成：尾部、颈部和工作部分。(1)尾部一钻头上供装卡用的部分，并用来传递钻孔所需的动力(包力)；(2)颈部一位于工作部分与尾部之间，是在磨钻尾时供砂轮退刀用；(3)工作部分一一又分切削部分和导向部分。切削部分担负主要的切削工作。导向部分是在钻孔时起引导钻头的作用，同时还是切削部分的后备部分。这种钻头之所以叫“麻花钻” ，就因为它的外形象根“麻花” 。在它的工作部分开有两条螺旋槽，槽的作用是容纳和排除切削，钻削时，切削沿着槽面不断流出，冷却润滑液则沿着槽面流入。它的导向部分外缘有棱边，是狭窄的圆柱面(近似的)，这样既减少了孔壁与钻头问的摩擦，还能起到引导钻头方向的作用。13 标准麻花钻切削部分的组成前面一一即螺旋槽表面，是切屑沿着流出的表面。这表面在钻头热处理 抛光。主后面一一位于工作部分的端部，是与工件加工表面(孔底)相对的表面磨方法决定，可以是螺旋面、锥面或平面；而用手工刃磨时，则一般是曲面。副后面一一即钻头的棱边(或刃带)，是与工件已加工表面(孔壁)相对的主切削刃一前面与主后面的交线，它担负主要切削任务。副切削刃一前面与副后面的交线。横刃一一两主后面的交线。外缘尖一一主切削刃和副切削刃的交接处称为外缘尖钻心尖一一横刃和钻轴的交点。 由此可见，麻花钻有六个刀面、五条刃、三个尖组成。14 麻花钻的结构参数麻花钻的结构参数是指钻头在制造过程中控制的参数，它们是决定钻头几何形状的独立参数。麻花钻的结构参数分为尺寸参数和角度参数两种。141 尺寸参数普通麻花钻的钻心厚度通常如表 11 所列，或取 2r。=O.2 d。钻削难加工材料的钻头，可增大钻心厚度到 2r。=(02504)扎硬质合金钻心厚度取2r。=(O25O27)表 11 麻花钻钻心厚度修磨两主刃后刀面时会自然形成横刃 b。横刃的切削条件最差，对轴向力、钻削温度及钻削质量的影响较大，为改善钻削条件，使用时一般都要修短横刃长度，修短后的横刃长度用 b。表示。(1)原始锋角所谓锋角是两主刃在对称中心平面(通过钻轴且与两主刃平行)内投影的夹角。锋角分为原始锋角 2m。和使用锋角 2，原始锋角是钻沟槽形设计的重要原始数据。按原始锋角刃磨主后刀面，钻头的主切削刃的形状就和设计刃形一致(通常为直线)。普通麻花钻的原始锋角 1180。(2)使用峰角 2m根据加工对象可通过刃磨后刀面来改变钻头的锋角，刃磨后的锋角不等于原始锋角时，即为使用锋角。若 2m=2。 ，通常两主刃为直线；若 2 中2 中。 ，两主刃相对于刀具实体呈凹形。(3)螺旋角 B通常所说的螺旋角是指钻头外圆柱面与螺旋槽表面的交线上任意点的切线与钻轴的夹角，钻头螺旋角 B 的大小，由螺旋槽的导程 P 和钻头半径 R。所决定。即：由于钻头任意半径各点螺旋槽的导程相等，因此，钻刃不同半径的螺旋角是不相等的。即(4)横刃斜角在钻头端视图内，横刃与主切削刃的(或与两主切削刃平行对称且过钻轴中心的对称平面)的央角。横刃斜角是在刃磨两后刀面时自然形成的。当后角增大时，横刃斜角要减小，且横刃长度增加。因此，可根据横刃斜角的大小判断横刃的锋利程度，即刃磨时可以用检验 V 角大小的方法来控制横刃后角口。 。的大小，近似地把横刃附近的后刀面看作是平面，横刃斜角与横刃后角的关系式为：4.3 麻花钻建模原理及三维实体模型创建方法标准直柄麻花钻由工作部分、柄部两部分组成，如图 1 所示。其中工作部分是麻花钻的主要部分，又分为切削部分和导向部分。导向部分由两个螺旋形刃瓣组成，形成两条螺旋槽，在切削时用作容屑和排屑，也是切削液的通道。为保证钻头具有必要的强度和刚性，用钻芯将两个刃瓣连为一体，钻芯直径一般为钻头直径的 0125015 倍，并且向柄部方向逐渐增大，每 lOOmm 长度上增大 1418mm。切削部分是由导向部分的前端磨出一个钻尖和两个后刀面形成的，后刀面形状按刃磨方法不同可分为螺旋面或圆锥面。(2)前刀面螺旋线的绘制根据麻花钻螺旋线展开图(见图 4)，其中 p 为螺旋角，标准麻花钻为 300，lD 为钻头螺旋沟导程。只要确定主切削刃上任意一点到其轴线上投影点的距离即可确定螺旋线的半径，再根据麻花钻工作部分的长度能确定所取对应点螺旋线的转数，为了方便建模，取转数为 1。利用 UG 中的分割功能，把直线 l 和 2 分割成 20 等分(等分越细，以后绘制的螺旋槽截面精确度越高)，再使用 Solidworks 分析功能中的测量功能，分别测量出各个对应点之间的距离，绘制出如图 5 所示的螺旋线。(4)直线刃圆锥面刃磨法后刀面的生成参考康纯德教授所建立的直线刃圆锥面刃磨几何参数示意图 L2j，如图 7 所示，从建模角度，沿着主切削刃方向延伸，知道圆锥角度口、磨削锥相对于钻头轴线 z 的倾斜角 x 以及参数 G，即应用几何关系可以确定圆锥顶点 01，从而结合主切削刃长度可以确定所需圆锥的轴线和母线。查询中国标准麻花钻所需刃磨工艺参数表得，9 的钻头，圆锥角度臼为 1256200，z 为 46090，e 为 6a,008mm。利用 Solidworks 中的曲线功能，绘制出相应的轴线和圆锥母线，经过旋转操作，即可生产磨削锥，同理可生成另一个磨削锥，如图 8 所示。利用 Solidworks 与前面的螺旋槽实体做减法运算，即可生产所需的后刀面，如图 9 所示。至此，麻花钻三维实体建模最为重要的步骤已介绍完毕。再根据麻花钻其它相应参数，即可生成钻头刃带和柄部部分，篇幅所限在此不再详细介绍，最终4 咖标准直柄麻花钻三维实体图如图 10 所示。(3)螺旋槽截面的绘制及螺旋槽实体生成根据工作部分的长度，绘制一基准平面，与各条螺旋线垂直，找到交点，利用功能中的样条线和圆弧功嬖，即要绘制出 p 螺旋截面，然后利用 图 10 标准直柄麻花钻3D 模型扫描功能生成螺旋槽实体。由此可见，麻花钻的三维实体创建中最主要的步骤为直线刃(即主切削刃)的绘制、前刀面螺旋线的绘制、螺旋槽截面形状及实体创建、后刀面生成(本文采用直线刃圆锥面刃磨法)。(1)直线刃(即主切削刃)的绘制在机械产品中 ,系列化定型产品占有相当大的比例。同系列的定型产品大多具有相同或相似的外形轮廓特征。在采用传统的建模方法进行产品设计时 ,不可避免地要对模型的几何尺寸及结构形状进行反复修改、调整和优化 ,设计效率较低。为了提高设计效率 ,对于系列化定型产品 ,可以采用参数化设计方法。参数化设计是利用一组参数来约束产品模型的几何尺寸 ,以方便地实现产品模型的可变性、可重用性和快速设计 ,它能够缩短设计开发周期 ,提高设计效率 ,把设计人员从繁琐的建模工作中解放出来 ,将更多精力投入模型分析、改进等创新性工作中 ,为后续的有限元分析及制订加工工艺做好准备工作。在钻削加工中使用最为普遍的麻花钻也属于系列化定型产品 ,同类型的麻花钻具有基本相似的结构特征 ,只是在尺寸参数等方面有所不同。本文基 05 工 具 技 术于 solidworks 设计软件 ,调用 VB 进行二次开发 ,实现了麻花钻前刀面、后刀面、出屑槽以及切削刃带等复杂空间曲面的参数化建模设计。4.4麻花钻的参数化过程参数化设计流程如图 2 所示。首先选择一种典型的麻花钻产品 ,按正确的设计关系(包括几何拓扑关系和约束关系)在 solidworks 环境中绘制标准的三维模型 ,并根据建模的需要 ,分析并确定模型参数;然后在 VB 编程环境中开发程序界面 ,定义变量;再在程序中调用对象 ,用变量代替标准模型中对应的参数 ,通过尺寸驱动生成模型 ,从而实现麻花钻的参数化设计。设计过程如下(1)分析模型 ,确定设计参数设计软件的主程序界面图 3 所示。为了分析麻花钻模型 ,确定需要驱动的参数。钻头直径 c 和螺旋角 f 是最重要的参数 ,其次是钻杆长度 a、钻头刃带长度 b 和刃背直径 h ,然后是顶角 g ,最后是刀柄长度 d 和刀柄厚度 e。根据模型参数之间的函数关系 ,计算关键点的坐标值 ,并用参数表示。参数之间的几何关系为式中 , p 为螺距; 为出屑槽初始位置与 y 坐标轴的夹角; 为螺旋槽旋转的圈数。图 3主程序界面(2)录制宏 ,在 VB 环境中编程宏是一系列命令的集合(相当于 DOS 下的批处理文件) ,宏所包含的调用相当于使用用户界面执行操作时 ,对 API 的调用。借助于宏录制 ,可以获得程序头文件 ,方便、快捷地掌握程序语法及命令 ,然后在 VB 环境中 ,用程序载入文件中。(3)导出文件由于 VB 中 ,程序不能独立运行 ,操作很麻烦。为便于操作 ,需要导出程序文件。具体操作步骤为:在 VB 环境中打开工程资源管理器;右键单击窗体 ,选择导出文件 ,在默认文件夹路径下生成3麻花钻参数化设计的关键技术(1)钻尖建模麻花钻横刃较短 ,钻尖处尺寸值小 ,受屏幕分辨率限制 ,尺寸太小时程序无法进行精确绘图。解决方法: 放大模型比例。缺点是模型整体放大后 ,比例不易控制 ,会给计算带来麻烦 ,因此有一定局限性; 局部放大视区 ,对微小尺寸区域进行放大 ,等于提高了屏幕分辨率。(2)前、后刀面及刃带建模前刀面是切屑流过的表面 ,由两个出屑槽部分形成。在建模过程中 ,钻杆直径 c 和螺旋升角 f 为变量 ,根据计算公式 ,决定了刃带长度 b 值也是可变的。根据计算公式 ,由于 是变化的 ,因此前刀面和后刀面在空间的相对位置也是变化的。因此在建模过程中 ,需要画空间辅助直线 ,建立空间辅助平面 ,在空间辅助平面上绘制前、后刀面草图。解决方法:采用跟踪法 ,即选择螺旋切除的起始点 A ,通过计算得到旋转圈数 ,跟踪计算点 A 的空间位置 过原点 O 和起始点 A 画一条空间 3D 线段 OA ,得到垂直于 OA 的空间辅助平面。由于前、后刀面的空间位置是变化的 ,因此在空间辅助平面上绘制草图时 ,必须控制草图的矢量方向。空间分为四个区间 ,绘制草图直线时 ,将各线段端点坐标值乘以系数 ,经计算 ,随在(0360 )范围内变化 , 由 + 1 到 - 1 交替变化。以此改变草图的矢量方向。程序表示为 :Part . Insert3DSketch加入判断语句 ,看是否过了半圆弧通过计算出屑槽的空间位置 ,绘制辅助 3D 直线和辅助平面 ,并通过判断语句 ,控制草图的方向 ,拉伸切除出横刃以及前、后刀面。(3)出屑槽和刃背空间曲面建模随着钻头直径 c 的变化 ,出屑槽和刃背的草图必须随着直径 c 的变化而变化 ,否则会出现没有切除掉或者没有完全切除等现象。4 代码整理及程序调试程序运行结果见图 4。图 4程序运行结果5结语本文简要论述了 Solidworks 参数化设计的思路与重点。麻花钻零件参数化设计调试结果证明 ,该方法有利于刀具企业结合生产实际 ,建立符合自身需要的产品参数化元件库 ,对于提高设计效率、缩短开发周期 ,提升产品市场竞争力具有重要的现实意义。运用 solidworks 软件对麻花钻的三维设计进行研究,提出了一种麻花钻造型的方法,提高了麻花钻设计的效率.第五章 麻花钻程序设计5.1 总体方案设计建立好实体模型后，接下来就是利用 VB 程序将模型中的表达式的值与对话框联系起来。程序的功能是针对部件的设计参数，对设计参数进行查询、修改，根据新的参数值更新模型从而实现设计变更。在对模型编写程序时只需要根据模型的参数对程序中所调用模型参数做一些修改，其他在程序的编写思路、程序所用的函数和结构等都可以相同。要实现程序针对某个模型的设计参数进行查询、修改，主要的程序设计思路是先读取对话框中的参数，然后把对话框中的参数传递给模型中的表达式，改变表达式中相应参数的值，更新模型。程序运行后，就能实现把设计者输入对话框的参数转化成模型尺寸的变化，实现设计目的。但是由于此种参数化设计的方法是建立在模型的基础上进行的，对话框的设计也是针对某个实体模型，编写程序时使用的参数也是针对具体某一个模型的。因此，在程序运行时应首先检测当前打开的模型是否就是该程序和对话框所对应的模型，只有打开了相对应的模型时程序才继续运行，否则退出。另外，为了方便设计者使用，让使用者在打开对话框时就能直接看到当前模型的各个参数，在调用对话框时应首先将当前模型中表达式中的对应参数读出，并传递给对话框，显示在对话框上。因此，程序设计时，首先检测当前显示的部件是否为程序对应的部件文件，接着使用构造函数将模型中的表达式中的参数值读出并传递到对话框上，然后是用户输入参数值后读取参数并传递给模型，更新模型。程序流程如下图所示：检测是否为与程序相对应部件读取模型表达式中参数值，调用对话框读取对话框中的数值将读取的参数值传递到模型中的表达式中，更新模型开始退出是否5.2 对话框设计命令行方法和步骤在 vb 环境下，用函数装载后就可以执行了,对话框如图：程序见附录 15.3 程序设计Solidworks 应用程序是采用 VB 语言进行程序设计，使用 VB 编译器和连接器创建的能够在外部（External）环境或内部（Internal）环境运行的可执行程序。对于不同的操作系统平台，在编译和连接生成 Solidworks 应用程序时，编译选项和所需的系统库文件是不同的。要使用 Solidworks 应用程序正常运行，必须正确设置编译和连接选项。本次设计采用 Windows 操作系统，VB 集成开发程序来编程，具体步骤见附录2。参考文献1 殷国富,尹湘云,胡晓兵 . SolidWorks 二次开发实例解析 :冲压模标准件 3 库北京: 机械工业出版社,20062 SolidWorks 公 司 . SolidWorks API 二 次 开 发 . 北 京 : 机 械 工业 出 版 社 ,20053 江 洪 ,魏 峥 ,王 涛 威 .SolidWorks 二 次 开 发 实 例 解析 .北 京 :机 械 工 业 出 版 社 ,20044 李 福 秋 ,张 树 森 .SolidWorks 二 次 开 发 在 滚 刀 参 数 造 型 中 的 应 用 .煤 矿机 械 ,2003(5)5 江 洪 ,李 仲 兴 ,刑 启 恩 .SolidWorks 2003 二 次 开 发 基 础 与 实 例 教 程 .北京 :电 子 工 业 出 版 社 ,2003 第 一 作 者 :王 勇 ,硕 士 研 究 生 ,四 川 大 学 制 造科 学 与 工 程 学 院 ,610065 成 都 市6 国家测绘局、国家测绘局测绘标准化研究所、中国标准出版社编,测绘标准汇编.北京:中国标准出版社.2003.7 胡仁喜，胡星，史青录等编著，Solidworks 机械设计高级应用实例M.北京:机械工业出版社,2005.8 李勍主编, Solidworks 高级应用技术M.北京:国防工业出版社,2006.9 沈燕，韦克安，郑路等.Solidworks 二次开发技术的研究.广西大学学报（自然科学版）.2005.第 30 卷增刊：134-136.10 郑文纬、吴克坚.机械原理.北京:高等教育出版社.1997.174-227.11 杨晓明,王军德,时东玉编著,数字测图（内外业一体化）M.北京:测绘出版社,2001.12 张光斌编著,最佳 VBA for AutoCAD2000 程序 123 例M.北京:北京航空航天大学出版社,1999.13 国家测绘局、国家测绘局测绘标准化研究所、中国标准出版社编,测绘标准汇编.北京:中国标准出版社.2003.14 胡仁喜，胡星，史青录等编著，Solidworks 机械设计高级应用实例M.北京:机械工业出版社,2005.15 李勍主编, Solidworks 高级应用技术M.北京:国防工业出版社,2006.附录附录 1 Private Sub Command1_Click()Dim myDimension As ObjectSet SwApp = CreateObject(sldworks.application)SwApp.UserControl = TrueSwApp.OpenDoc6 App.Path & 麻花钻 2.SLDPRT, 1, 0, , Errors, warningsSet Part = SwApp.ActiveDocPart.ViewZoomtofit2Set myDimension = Part.Parameter(D1草图 1)myDimension.SystemValue = Combo1.Text / 1000 / 2boolstatus = Part.EditRebuild3()Part.ClearSelection2 TrueSet myDimension = Part.Parameter(D2草图 1)myDimension.SystemValue = Combo2.Text / 1000boolstatus = Part.EditRebuild3()Part.ClearSelection2 TrueSet myDimension = Part.Parameter(D1草图 5)myDimension.SystemValue = Combo3.Text / 1000boolstatus = Part.EditRebuild3()Part.ClearSelection2 TrueEnd SubPrivate Sub Form_Load()Set cn = New ADODB.ConnectionSet rs = New ADODB.RecordsetDim strdsn As Stringstrdsn = Provider=Microsoft.Jet.OLEDB.4.0;Persist Security Info=False;Data Source= & App.Path & db1.mdbcn.Open strdsn, adminrs.Open 表 1, cn, adOpenKeyset, adLockOptimisticSet MSHFlexGrid1.DataSource = rsMSHFlexGrid1.ColWidth(0) = 1000MSHFlexGrid1.ColWidth(1) = 1500MSHFlexGrid1.ColWidth(2) = 1500Image1.Picture = LoadPicture(App.Path & 麻花钻.jpg)Combo1.AddItem 8Combo1.AddItem 8.5Combo1.AddItem 9Combo1.AddItem 9.5Combo1.AddItem 10Combo1.AddItem 10.5Combo1.AddItem 11Combo1.AddItem 11.5Combo1.AddItem 12Combo2.AddItem 134Combo2.AddItem 138Combo2.AddItem 142Combo2.AddItem 146Combo2.AddItem 150Combo2.AddItem 154Combo2.AddItem 158Combo3.AddItem 53Combo3.AddItem 55Combo3.AddItem 57Combo3.AddItem 61Combo3.AddItem 66Combo3.AddItem 72Combo3.AddItem 75End Sub附录 2翻译期刊主页： /定位/对刀具的影响进给速度,强调在铬镍铁合金 718 加工加齐大学，技术教育学院，06500 Teknikokullar，安卡拉，土耳其埃尔多安高丝，阿卜杜拉库尔特*，乌尔维谢凯尔文章信息 文章历史：06 年 12 月 18 日收到收到订正形式2007 年 5 月 14 日2007 年 5 月 15 日接受关键词：进给速度铬镍铁合金 718刀具ANSYS 软件有限元方法（FEM）抽象切削力影响金属切削加工过程中，切削工具是一个非常重要的参数一定知道选择经济条件和切割装入工件 onmachine 工具安全。本文的进给速度在加工镍基超合金 Inconel 718 合金，在飞机和航天器使用的工业，核动力系统和蒸汽发生器等的切削工具，强调了调查。切削的系列对刀具应力分布进行了分析利用商业有限元方法（FEM） （ANSYS 的）。获得的结果表明，进给速度是最相关刀具切削参数的影响压力。介绍近年来，有限元方法（有限元）的基础上欧拉和拉格朗日的配方已被更新发展以分析加工过程。应有在计算机技术和复杂的发展守则研究制定更加重视数值模，埃尔斯，特别是对有限元分析。欧拉提法适用于用于模型的有限元模型的许多 orthogo -nalmetal 切割。然而，使用拉格朗日更因为它能够广泛的模拟芯片从刚开始的阶段编队稳态切削。如元素分离的有限元技术克里特-利昂（Strenkowski 和卡罗尔，1985; Strenkowski andMitchum，1987 年; Komvopoulos 和埃彭贝克，1991 年;上田，真锅，1992 年，杨石，1993 年;施，1995 年） ，该模型刀具磨损（Strenkowski 和卡罗尔，1985 年; Strenkowski和米彻姆，1987 年;上田，真锅，1992 年;施杨，1993 年，胡适，1995 年） ，重新啮合区（施杨，1993 年） ，弗里茨-tionmodelling（Strenkowski 和卡罗尔，1985 年; Strenkowski 和米彻姆，1987 年; Komvopoulos 和埃彭贝克，1991 年;植田和真锅，1992 年;施，杨，1993 年;施，1995 年）等，都用于提高精度和效率的有限元在金属切削。回顾与有限元的金属，它切割文学我们观察到，其中很大一部分描述西穆拉-在芯片上形成过程和灰结果在正交加工（施，1995 年;藏，巴格奇，1994 年;美国网球协会，1999;Kalhori 等。 ，1997）利用如马克，ABAQUS 软件，变形的 2D/3D，耐克，戴恩等仿真结果关于切屑形成过程中，热和切屑形成（Strenkowski 和月亮，1990 年;史蒂文森等。 ，1983;曼苏尔等人。1973 年;利通等。 ，1991;前川和 Shirakashi，1996 年） ，切削刀具磨损（Komvopoulos 和分析埃彭贝克，1991 年） ，和残余应力分布（萨达特等基地。，1991）进行了研究。许多报纸存在于德利特拉-自命关于削减刀具势力的影响强调在加工。谢凯尔和库尔特（谢凯尔和库尔特，2006）刀具 developedmathematicalmodels讲（数学建模的压应力在 X，Y 和 z 方向）的镍基超合金加工铬镍铁合金 718。 Theymeasured 通过一系列切削力性实验，imental 数据和分析的应力分布削减了有限元方法的工具使用方法 ANSYS 软件。他们还调查了 3 个影响切不同深度（0.1，0.2 和0.4 毫米）的切割工具和正常的剪切和 von Mises 应力，当 2007 年 1 铝正交铝合金加工（库尔特以及硫 eker，2005 年） 。在另一方面，强调在 CON 组，之间的插入和小费席位机智表面的切割 toolwere 调查 byWikgren（2001）使用 SNMG120408 -高档刀具（山特维克，H10F）和 SS2230 钢。镍基超合金 Inconel 718 合金，用于飞机和航天器工业，核能发电系统和蒸汽发电机，最引人注目的是为他们的出色实力和耐腐蚀性，特别是在高温下。铬镍铁合金718 是已知的最难以切材料。该物业负责为穷人机系列，能力的镍基超合金，特别是铬镍铁合金 718，如下（杜津斯基等人。 ，2004） 。一个主要组成部分他们的实力是由于在加工过程中保持自己的高温性能。这种超合金是非常紧张利率敏感和容易的工作，变硬，造成进一步的工具磨损。高度磨料碳化物颗粒载于微观原因磨料磨损。可怜的导热性 ductivity 导致高切削温度可达 1200 在刀面。镍基超合金具有很高的化学，iCal 的亲和力许多工具导致扩散磨损材料。镍合金焊接和切割工具上附着频繁发生，作为造成严重开槽以及改变了刀具前脸由于随之而来的拉出来的刀具材料。由于其高强度，剪切汀势力达到高值，激发机床系统并可能产生震动，这样会影响表面质量。在对铬镍铁合金 718 条款的根关合作的新的切削工具刀具磨损，温度分布，高速机械加工和刀具-尝试都引起关注（北川等。 ，1997; Narutaki 等人。 ，1993;的 EL - Wardany 等。 ，1996; Elbestawi 等。 ，1993; Li 等基地。 ，2002） 。本文的进给速度对切割工具强调在镍基超合金加工铬镍铁合金 718 进行了调查。切削力测量通过一系列的实验测量。应力分销商对刀具 tions 进行了分析有限元方法利用 ANSYS（库特，2006） 。2.材料与方法2.1 金属切削试验镍基超合金 Inconel 718 合金（医疗辅助队 5663）与初始作者：40 45HRCwas硬度在使用 asworkpiecematerial 测试切割。铬镍铁合金的化学成分是 718 表 1 所示。在测试中，晶须增强陶瓷刀片（氧化铝+晶须）与国际标准化组织指定 SNGN 120712 T01020（肯纳金属，肯塔基州 4300 级）的使用。刀柄的插入上安装在具有国际标准化组织指定，CSRNR2525 的 M12（Takimsas） 。试验共进行了一个 JOHNFORD 保卫德数控车床。共 50 人进行了切削试验没有冷却液，5 位不同的切割速度和饲料率，以及两种不同深度的削减过程中使用测量切削力。所使用的切削参数在实验中列于表 2。重要的是要强调只有进给速度和切割速度等作为变量选取的考验。主要切削力（财委会） ，饲料力（FF）和被动力（FP）的全部测量奇石乐测力计的压电式 9257B。2.2 刀具建模应力的分布，分析了对刀具采用 ANSYS 6.1 的基础上，FEMusing（财委会，用 FT切削力，和 Fp）测量中 themachining。为了减少在分析计算时间;刀柄 wasmodelled在长 50 毫米，而夹紧元件（钳，垫片，螺丝垫片等） ，被忽略的该模型用来夹在插入的元件上。该刀具建模过程中，德考虑到荷兰的切削工具（耙几何性质角，倾斜角，鼻半径，倒角，清除角等） ，进行一些对形成的 solidmodel 机械桌面 6 电源包发送到ANSYS 在“。IGES 的”换垫。在切削工具的造型，芯片的工具接触长度（立法会）也考虑到如下图在文学（托罗波夫和高，2003 年，乙，2005 年） 。该芯片的工具接触长度（或接触面积）进行了实验多边环境协定，变身，由芯片验证工具接触长度方程对托罗波夫（托罗波夫和高，2003 年，乙，2005 年） 。该前刀面刀具的特点是抗钢笔热前的测试。一旦试验结束后，芯片的工具 CON 组，机智面积 wasmeasured 与微量的援助标记前刀面。因此，实体模型的切割工具，同时考虑到 CON 组，该芯片的审议，工具的接触面积，如图所示。 1A 的人根据发达国家的芯片接触长度和工具深度削减。图。 1b 显示详细介绍了芯片的接触面积工具为削减的是 1 和 2 毫米的深度。金属模型为工具 holderwere 陶瓷插入表 2（显示模， 弹性汗国和泊松比为 400GPa和 0.23 陶瓷插入和 210.7GPa 和刀柄 0.28） 。 SOLID92，三维 10 节点四面体结构 与一二次位移固体行为很适合 模型 irregularmeshes（如生产的 fromvarious CAD / CAM 系统）作为元素类型为禁 谢长廷在有限元模型的工具。被选中的网格密度 过于密集（smartsize = 3 的芯片工具跟区）和 稀疏（ smartsize = 5）在刀具（图 1C）的其他部分。 的接触对之间也适用于切割工具和 该工具的持有人（三维座椅表面 8 节点表面 到表面接触的插入和 3 - D 元素 CONTA174 目标，刀柄部分 TARGE170） 。在任期 采用 ANSYS 生成的解决办法; 10237（1,1931 节点）和 26550 （29663 节点）的元素被用于 CSRNR 2525 工具 持有人 SNGN 120712 T01020 陶瓷插入分别。 虽然夹紧元件（钳，螺丝垫片， 等）被忽视的实体模型，夹紧力 申请由夹紧系统采取了插入 考虑到在分析。夹紧力量 适用于作为结点力钳到插入接触带力/对节点（即区 A60 电脑，如图。1B）条。切削力 应用到节点的芯片工具接触面积阴影（ 面积图。第 1A）如