面向对象的齿轮滚刀 CAD 系统的开发

最终评价结果表明:方案A2、A3的综合性能均优于方案A1,而方案A2的环保性能优势更明显,方案A3的节能、降噪性能更突出。

考虑大规模批量生产的综合成本因素,该厂最后采用A2与A3相结合的优化方案(即采用新型绿色合成切削液SG23并对供液系统进行优化改造)。

生产实践证明,该切削液系统优化方案效果明显,取得了良好的经济效益和社会效益。

4　结语
为适应绿色制造技术的发展趋势,实现切削加工过程的洁净化,在研究开发干切削加工技术的同时,应重视传统切削液系统的优化改造,研制先进的切削液供给系统以及有利于环境保护和人类健康、加工性能优越的新型绿色切削液。

同时,通过改进供液方法,优化供液参数、加强使用管理等措施,可延长切削液使用寿命,减少切削液使用量及废液排放量。

参考文献
1　谭显春,刘飞等.面向绿色制造的切削液综合选择模型及其应用实例.工具技术,2002,36(9)
2　陆　颖等.基于环保的“绿色”冷却技术的新进展.机械设计与制造.2000(5)
3　高　航,王继先.切削加工冷却方法的现状与发展.设计与研究,2001,28(1)
4　贾晓鸣,张秀玲.未来切削液的展望.工具技术,1998,32
(1)
5　王跃进等.绿色产品多级模糊评价方法的研究.中国机械工程,2000(9)
第一作者:江志刚,在读硕士研究生,武汉科技大学制造工程研究所,430081武汉市
收稿日期:2002年11月面向对象的齿轮滚刀CAD系统的开发
石念峰　梁桂明
河南科技大学
摘　要:在Visual C++6.0开发环境中利用Object ARX语言对AutoC AD2000进行二次开发,开发了面向对象的齿轮滚刀C AD系统。

该系统可方便、快捷地实现齿轮滚刀及其共轭齿轮的的设计与绘制。

关键词:齿轮滚刀,　共轭齿轮,　C AD,　面向对象,　Object ARX
Development of Object2oriented G ear H ob CAD System
Shi Nian feng　Liang G uiming
Abstract:Through the second2development of AutoC AD,an object2oriented gear hob C AD system is developed by means of Object ARX in the developing environment of Visual C++610.By using the system,the design and drawing of the gear hob and its conjugate gear can be carried out conveniently and rapidly.
K eyw ords:gear hob,　conjugate gear,　C AD,　object2oriented,　Object ARX
1　引言
滚齿加工是按齿轮与齿条啮合原理(即利用包络法展成共轭曲线或曲面)来加工齿轮齿廓的。

随着机械传动技术的发展,非标和特殊齿轮的应用越来越多,如何方便、快捷地设计出符合加工要求的齿轮滚刀已成为一个亟待解决的课题。

基于此,笔者利用Autodesk公司的第三代AutoC AD开发语言Ob2 ject ARX,在面向对象的Visual C++610环境中开发了一套集齿轮滚刀设计绘制和共轭齿轮平面图绘制与实体生成于一体的齿轮滚刀C AD系统。

2　共轭齿廓的绘制原理[1～3]
一个完整齿轮的齿廓至少由四部分组成。

即齿顶曲线、工作齿廓、齿廓过渡曲线和齿沟曲线。

其中,齿顶曲线是在制作齿轮光坯时车削而成,其余曲线则分别为滚刀的工作齿廓、齿顶角和齿顶线包络而成的共轭曲线。

在齿轮啮合原理中,可采用运动学法、齿廓法线法、啮合线法等方法确定共轭曲线,基于建立啮合方程等方面的考虑,本系统采用了齿廓法线法。

齿廓法线法主要基于Willis定理,即齿廓上任意一点M成为啮合点时,过该点所作的齿廓法线必须通过该瞬时的节点。

由此可求得M点成为啮合
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2003年第37卷№5
点所需满足的条件,进而获得啮合方程,并通过坐标转换求出已知滚刀齿廓的共轭曲线。

其坐标转换方程式为
X 2=M 21X 1
(1)
其中
M 21=
cos φ2
-sin φ2-r sin φ2+r φ2cos
φ2sin φ2cos φ2r cos φ2+r φ2sin φ2
1
(2)
式中,φ2为滚刀与齿轮在M 点啮合时齿轮转过的
角度,可通过啮合方程求得。

3　齿轮滚刀CAD 系统的功能模块与实
现原理
该齿轮滚刀C AD 系统外挂于AutoC AD 2000软
件中,运行系统时,将首先检测注册表信息,如用户尚未安装AutoC AD 2000,系统将提示用户进行安装;如用户已安装AutoC AD 2000,将自动启动AutoC AD 2000并载入齿轮滚刀C AD 系统,显示主界面窗口。

用户可通过交互式界面输入相关设计参数信息,然后系统调用相应的功能模块实现齿轮滚刀设计和齿轮绘制。

系统的主要功能模块包括数据前处理模块、齿轮滚刀平面图绘制模块、齿轮平面图与实体图绘制模块等。

系统程序流程见图1。

图1　齿轮滚刀CAD 系统程序流程框图
(1)数据前处理模块
用户可通过该模块的交互式界面输入设计参数
(如被加工齿轮及其共轭齿轮的模数m n 、齿数Z 、齿顶高系数h an 3、顶隙系数c n 3等)以及选择齿轮滚刀的精度等级、旋向、滚刀型式、计算方式等。

如用户选择手动计算方式,系统将要求用户输入所选齿轮滚刀的顶圆半径r d0、分度圆齿厚s n0等参数;如用户选择自动计算方式,系统将根据输入的参数信息按G B6083285标准规定计算滚刀设计参数和齿轮主
要参数[1,2]。

确定滚刀参数时,程序将按下式计算滚刀分度圆齿厚s n0:
s n0=015πm n -Δs
(3)
式中,Δs 为硬齿面精加工留量,可按表1选取。

表1　Δs 值的选取
m n (mm )
1～2>2～6>6～10>10～16>16～25>25Δs (mm )
0125
0135
015
017
019
1125
确定滚刀顶圆半径r d0和过渡刃齿形角αr 时,
对于普通整体滚刀,按r d0=013m n 和αr =8°计算;对于磨前滚刀,确定其共轭齿廓时程序按r d0=013m n 和αr =8°计算各参数,待计算完毕后,可根据下式对顶圆半径进行检验:
r d0≤(s n0/2-h e 3tan α0-h e 3
tan αr )/cos αr
(4)
如不能满足式(4)条件,程序将分别按照αr =7°,9°,10°重新计算各参数,如仍不能满足要求,将在以上
对αr 不同取值情况下按下式计算磨前滚刀的触角厚度H 1:
H 1=015Δs +ζm n
(5)
式中,ζ的取值范围为0105～0115。

然后按0101的步长循环计算各参数,直至满足要求为止。

(2)齿轮滚刀平面图绘制模块
该模块主要用于实现齿轮滚刀平面图的绘制及标注。

该模块采用Visual C ++610的数据库技术,根据G B6084285标准建立了滚刀制造公差数据库,用于检索并标注滚刀制造公差。

绘制滚刀平面图时,程序将调用函数h ob (AcG eP oint3dArray arrayh ob )完成滚刀平面图绘制。

该模块较简单,在此不作详细说明。

程序绘制的滚刀平面图可参见后文的实例结果。

(3)齿轮平面图和实体生成模块[4]
该模块利用齿轮啮合原理和Object ARX 技术实现齿轮平面图的绘制和实体生成。

具体实现方法
如下:①根据用户选定的齿轮滚刀类型,调用相应的根据齿廓法线法求取共轭曲线原理建立的程序模块,将滚刀法向齿廓上的各点坐标X 1通过转换矩阵M 21转换到齿轮坐标系中,计算得到齿轮法向齿廓各点坐标X 2,并将X 2存入函数AcG eP oint3dArray 的类对象array1中;②利用函数AcDb2dP olyline
(AcDb ::k2dSim plePloy ,array1,010,Adesk ::kTrue )绘制该段滚刀齿廓的共轭齿廓,并以相同方式绘制其余各段滚刀齿廓的共轭齿廓,即可得到滚刀的完整共轭齿廓;③利用ARX 的复制技术即可得到单个共轭齿廓,进而生成整个齿轮的平面图,并标注尺寸及制造
8
2工具技术
公差;④确定和绘制键槽并标注尺寸及制造公差;⑤利用函数AcDbRegion ::CreatF ormCurves ()将得到的齿轮平面图生成面域,并利用函数Acad ::ErrorStatus ex 2trude ()将面域拉伸生成齿轮实体pOject ;⑥按设计要求绘制键槽并生成实体pObject1,然后与齿轮实体pOject 进行差运算pOject 2>b ooleanOPer (AcDb ::kBool 2Subtract ,pObject1),生成完整的齿轮实体图。

4　应用实例
通过系统主窗口输入设计参数信息:①
在滚刀参数栏内选择磨前滚刀
,精度等级AA ,螺旋方向为右旋,自动计算。

②在齿轮参数栏内输入模数m =4,齿数Z =20,齿顶高系数h a 3=1,顶隙系数c 3=0125,压力角α0=20°。

执行程序得到的设计结果见图2和图3。

5　结语
面向对象的齿轮滚刀C AD 系统可精确、高效、
图2　齿轮滚刀平面图
图3　共轭齿轮实体图
方便地完成全参数化齿轮滚刀的设计及其共轭齿轮
的绘制工作。

通过系统绘制的共轭齿轮实体图,用户可较直观地观察滚刀加工结果,从而可通过修改相应的滚刀参数使设计出的齿轮滚刀满足齿轮加工要求。

由于ARX 应用程序与AutoC AD 在同一地址空间运行,可直接利用AutoC AD 内核代码,因此该系统的运行速度比用AutoLISP 和ADS 语言编制的程序显著提高。

参考文献
1　袁哲俊.齿轮刀具设计.北京:新时代出版社,19832　《齿轮手册》编委会.齿轮手册(第二版).北京:机械工业
出版社.2000
3　傅则绍.微分几何与齿轮啮合原理.西安:石油大学出版
社,1999
4　李世国.AutoC AD 高级开发技术———ARX 编程及应用.北
京:机械工业出版社,1999
第一作者:石念峰,在读硕士研究生,河南科技大学机电
学院,471039河南省洛阳市
制造业重心转移国内　模具业及装备工业受益
随着全球制造业重心加快向中国大陆地区转移,我国将在10年内成为世界制造业中心。

中国的汽车工业积极发展,并且保持连续增长势头,从而带动模具制造及装备工业的市场发展。

基于中国模具市场蓬勃发展的势头,上海东博展览有限公司与中国机床总公司、上海模具技术协会将于2003年7月1日至4日期间再次推出品牌展“2003年第五届上海国际模具及制造设备展览会”,并移师上海新国际博览中心。

这次展会以“促进模具工业发展、推进国际模具技术交流和贸易洽谈”为主题,有德国、美国、意大利、荷兰、日本、新加坡、韩国、中国香港及台湾地区等各知名企业的加盟,展会不仅呈现世界模具工业的发展状况,而且将展现模具行业最新精尖技术。

据业内人士指出,这是一次为更好地适应中国加入世贸组织的新形式、进一步推动中国模具行业更快更好地与国际接轨的盛会。

“贸易洽谈,技术交流”是此次展会的宗旨,采用内外销相结合的方式,解决了跨地区经营和交流的局限性问题,最终实现企业销售业绩的最大化,极具商业潜质。

台湾建日韦精密公司研发出三次元测量仪
台湾建日韦精密公司突破传统式三次元的设计与运用理念,融合海外尖端技术,最新研发出岛内第一台三次元量测仪。

新研发三次元测量仪采用复杂工件测量,工作单机一次完全解决。

2维平面尺寸用非接式CC D 像作快速测量;3维立体尺寸则采用Probe 电子测头作精密接触式测量与相关位置度计算;曲面部分可利用精密激光作点测量与辅助扫描。

该仪器主要性能:(一)特殊的工件深浅度或厚度可使用精密点激光作测量,绝对精度可达2～6μm ;重复精度011～2μm 。

(二)该仪器全机C NC 数控程式控制,WI NDOWS 操控平台,指导型自动学习模式,操作简单、运用方便。

(三)功能强大的测量运用软件、自动魔术测量、测量结果立体圆形显示、
360度旋转检视、C AD 相容档案格式读入与输出、测量路径
显示、多功能影像撷取工具,Z 轴自动对焦。

(四)采用空气轴承传动方式,提高机台的精度。

(五)多面型复杂立体工件可另行选购自动调角度测头;加快测量速度、提高工作效率。

(六)另可选购自动调光与自动倍率功能,将全机性能发挥到极致。

(七)该机采用01001毫米光学尺;另可选用015μm 或011μm 的更高解析度光学尺。

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