基于SolidWorks二次开发技术的麻花钻参数化设计系统研究

警,提示操作人员准备换刀。当I/O 模块输出低电

平时,基极不通,三极管处于截止状态,继电器和报警电路都不工作,表明刀具目前状态正常,加工可以继续进行。 5　结语

本铣刀破损实时监测系统在实验室条件下进行多次实验的结果表明,对铣刀状态实时监控的准确率可达90%以上。其中,在小切深、小进给量的情况下,误报和漏报的几率稍大一些。此外,在实验中发现,用于训练神经网络的样本越全面,神经网络模型的识别准确率就越高。对于小负载(小切深、小进给量)加工和主轴高速运转的情况,神经网络均有较高识别率。可见,神经网络方法用于铣刀破损状态监测时,在较宽的工作范围内具有良好的可靠性。

本系统的组件配置比较大众化,具有较高的性价比。

参考文献

1　林益耀.刀具状态监控系统.机械制造,1991,29(6):3～62　Lan M ,Naerheim Y.In 2process detection of tool breakage in

milling.AS ME ,1986

3　董卫平.自动化加工中刀具磨损、破损及加工状态监控

的研究.西安交通大学博士学位论文,2001

4　章　建.铣削过程刀具磨损各和破损在线监测理论和试

验技术的研究.南京航空学院博士学位论文,2001第一作者:林凤涛,工学硕士,讲师,华东交通大学机电工程学院,330013南昌市

First Author :Lin Fengtao ,Master ,Instructor ,School of Me 2chanical and E lectrical Engineering ,East China Jiaotong University ,Nanchang ,China ,330013

收稿日期:2008年7月

基于SolidWorks 二次开发技术的麻花钻参数化设计系统研究

王　勇　胡晓兵　王　荣　李　维

四川大学

摘　要:提出了基于S olidW orks 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,　参数化设计,　S olidW orks ,　二次开发,　建模

R esearch on P arameterized Design System of Twist Drills

B ased on SolidWorks Secondary Development

Wang Y ong Hu X iaobing Wang R ong et al

Abstract :The idea of realizing 3D parameterized design of twist drills by trans ferring API objects as a secondary development method based on S olidW orks s oftware is proposed.The process and key points of the secondary development under Visual Basic programming environment is introduced.This method can res olve the parameterized m odeling 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 w orks.

K eyw ords :twist drill ,　parameterized design ,　S olidW orks ,　secondary development ,　m odeling

1　引言

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S olidW orks 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。 2　SolidWorks API 对象模型简介S olidW orks API 是S olidW orks 软件的O LE (对象链接与嵌入)应用程序开发接口。S olidW ords

API 对

象模型是一种树型结构模型,其根为S olidW orks 对象。为了得到一个特定的对象,必须首先从S olid 2W orks 对象开始对其子孙进行遍历。S olidW orks 对象是S olidW orks 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S olidW orks API 中的其它对象。为了便于用户进行二次开发,S

olid 2W orks 提供了大量API 对象,这些对象涵盖了全部S olidW orks 的数据模型。通过调用S olidW orks 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S olidW orks 交互环境中相同的功能。

图1为S olidW orks API 的对象层次体系,可以看出,S olidW orks 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S olidW orks 系统环境。其中,最常用的是M odelD oc2对象,该对象属于模型层,是S olidW orks 的子对象。利用M odelD oc2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。

图1　SolidWorks API 的对象层次体系

3　麻花钻的参数化设计

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S olidW orks 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。

图2　参数化设计流程

(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

tan f =

πc p

α=0.008

c

β=

Atn

α

1-α2

×180°

π

γ=(b -0.1)

tan f

2

πc 式中,p 为螺距;β为出屑槽初始位置与y 坐标轴的

夹角;γ为螺旋槽旋转的圈数。

图3　主程序界面

(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S olidW orks 携带的VBA 环境中,用程序头文件中