基于SolidWorks的球头立铣刀参数化设计说明.doc

本科毕业论文（设计）论文题目：基于 SolidWorks的球头立铣刀参数化 设计 摘 要本课题针对数控刀具的设计与制造现状进行研究分析，以 SolidWorks2011为CAD开发平台，利用 SolidWorks提供的API技术，结合Visual Basic技术,对 SolidWorks进行二次开发,探索能够满足现代企业需求的“直柄立铣刀的三维参数化设计系统”的开发途径本文主要以四刃球头立铣刀为例进行研究 本文从球头立铣刀的几何模型着手，在国外关于球头立铣刀的设计、分析等方面研究的基础上，通过对传统等螺旋角刃口曲线的模型进行分析，建立了球头立铣刀柱面、球面上等导程螺旋线的数学模型并联系加工过程等计算出球头立铣刀刃部与球头部分前刀面成形曲线的数学模型 本论文应用 SolidWorks API技术和VB技术对 SolidWorks进行二次开发，研究了基于 SolidWorks的刀具三维参数化设计系统的开发思路和开发规，通过调用 SolidWorks部的API函数对刀具参数化模型进行驱动，达到通过改变参数可以得到一系列不同尺寸的铣刀模型，使铣刀的设计变得方便、快捷。

关键词：球头立铣刀， SolidWorks，数学模型，参数化，VBTechnology of Parametric Design System for Ball end MillBased on SolidWorksAbstract3D Parameterized Design System for Helix—Bladed Milling Cutter Base on SolidWorks2011 platform was developed to satisfy the requirement for design andmanufacturing of numerical control cutter in machining shop．The development tools，Visual Basic were applied in the development process,This designsystem provides an effective program platform to design Four blade Helical ball-end cutter.In this Paper, Based on the geometric model and discretization of the milling cutting edge, a internal analyse and research about design and analysis of the ball-end cutter is reviewed. By the traditional analysis of the equal helix angle edge curve model，a mathematical model of the equal Spiral lead is established on the cylinder and sphere of the ball-end cutter.With Practice and Process to calculate the ball- end cutter knife groove back, And contact the processing and calculation of a ball-milling blade Ministry and the ball head part of the rake face forming the curve of the mathematical model. SolidWorks API technology and VB tool were employed in the development process．The aim of development SolidWorks is to implement 3-dimensional Parameterized design of helix—bladed milling cutter．The special module was embedded the CAD platform SolidWorks, Achieve by changing the parameter can be a series of different size cutter model, the design of the cutter becomes convenient, fast.Keywords：Ball end mill， SolidWorks，Mathematical model，Parametric，VB / 目 录第一章 绪 论11.1引言11.2 球头立铣刀的特点11.3 球头立铣刀三维参数化建模与分析软件21.3.1 参数化建模软件与二次开发方法的选择21.3.2 SolidWorks简介21.3.3 Visual Basic简介21.4课题的意义和研究容31.4.1课题的意义31.4.2 课题的研究容3第二章 球头立铣刀的设计32.1 球头立铣刀设计概论32.2球头立铣刀刀刃曲线的分析和数学建模42.3 球头立铣刀螺旋角数学模型42.3.1球头立铣刀螺旋角的作用42.3.2球头立铣刀螺旋角数学模型的建立42.4球头立铣刀刃形曲线数学模型52.5球头立铣刀退刀槽扫描曲线的数学模型72.6端截面形状的数学建模8第三章 SolidWorks的二次开发实现方法113.1 SolidWorks二次开发概述113.2 VB 在SolidWorks 二次开发中参数化的实现方法11第四章 球头立铣刀的参数化设计154.1 参数化设计的概述154.2 四刃球头立铣刀参数化模型的建立16第五章 总 结22参考文献23致 24附录 源程序25第一章 绪 论1.1引言在当今快速发展的制造业中，切削加工起着十分重要的作用。

现代切削刀具在推动制造技术进步和提高工厂加工效率、降低制造成本、节约材料等方面发挥了重要的作用[l]其中，球头立铣刀作为一种高性能的曲面加工刀具，其性能和品质的优劣对于切削加工的效率、精度以与产品质量都有直接而重要的影响球头立铣刀与数控机床或数控加工中心配合可以实现高效率、高质量的精确加工，在模具制作、汽车制造、航空航天、机械电子等领域具有广泛的应用现代刀具设计、制造技术是机械制造与设计的重要技术之一它已逐步发展成集数学理论、计算机应用技术、现代设计方法等为一体的高新技术产业[2]随着数控加工技术的不断发，加工对象也日趋复杂，对于加工复杂曲面的特种刀具如球头立铣刀、成形铣刀等高精度、高性能、高效率刀具的需求也与日俱增国外较我国在切削刀具方面的研究起步早、投入成本高，在刀具设计与制造方面储备了大量的经验和先进的技术中国市场在高精度数控刀具领域，起步较晚，目前总的来说技术的水平还比较落后因此，引进新技术，并进一步研究和应用，自己掌握现代产品制造的先进技术，使技术成果理论化，是振兴我国刀具行业主要的路径之一[3][4]对于刀具方面，加强对各种刀具的设计与制造理论的研究，研究出属于自己的刀具设计体系，是实现此类刀具国产化的重要途径。

1.2 球头立铣刀的特点球头立铣刀主要用于加工外形复杂的回转面它在数控精加工刀具中占有很大的比例，被广泛应用于航空航天、汽车制造、磨具制造等多种行业它也是复杂的三维曲面精加工中所用的重要刀具之一，其独特的刃形(S形、螺旋型等)使得球头立铣刀的加工精度高，刀具寿命长、并且还可以轴向进刀，它满足了对复杂空间曲面数控加工的需要球头立铣刀的制造一般都采用磨制加工，其螺旋沟槽的加工也有通过轧制成形的由于球头立铣刀的尺寸比较小，刃型复杂，所以球头立铣刀的成形过程和加工方法都比较复杂，设计与制造也相对困难所以这种刀具在国目前主要依靠进口或者通过进口昂贵的加工设备来进行制造与生产1.3 球头立铣刀三维参数化建模与分析软件1.3.1 参数化建模软件与二次开发方法的选择目前国CAD市场上比较流行的三维CAD软件有EDS公司的UG， SolidWorks 公司的 SolidWorks等，这些软件在功能上都是比较强大的，也都提供有各自的二次开发接口从现有的资料来看，国对Pro/E和UG的二次开发研究得较多，己发表过不少的论文本文拟采用 SolidWorks软公司的 SolidWorks，Autodesk公司的AMD ，PTC公司的Pro/E，和SDR公司的件系统进行球头立铣刀参数化建模，并通过与VB的结合，进行SolidWorks集成的二次开发1.3.2 SolidWorks简介 SolidWorks是美国 SolidWorks公司基于Windows平台开发的著名的全参数化三维实体造型软件，其功能强大、性能优良，易学易用。

SolidWorks是特征造型软件的新秀，向广大机械设计人员提供用户界面更友好、运行环境更大众化的实体造型实用功能，它将零件三维造型与装配设计、二维出图融为一体，可使工业界迅速普与三维产品设计技术 SolidWorks是一套智能型的高级CAD/CAE/CAM组合软件，它集设计、加工、分析功能于一身，能方便的进行三维实体设计、加工制造以与动力学与热力学的各项分析 SolidWorks具有良好的开放性和兼容性不仅可以向下兼容二维AutoGAD，同时也可以与许多其它专业软件(如有限元分析软件Ansys、三维实体设计软件UG、Pro/E等)无缝集成为功能十分强大的CAD/GAE/CAM/PDM系统，完全能胜任大型工程与产品的设计、分析、制造和数据管理1.3.3Visual Basic简介Visual Basic是微软（Microsoft）公司开发的高级程序设计语言，主要用于Windows操作系统下的软件开发，目前普遍使用的是6.0版本本文主要利用VB对 SolidWorks进行二次开发，对球头立铣刀进行参数化建模1.4课题的意义和研究容1.4.1课题的意义本文选取了“基于 SolidWorks的四刃球头立铣刀设计与参数化描述”作为研究课题。

本课题以解决球头立铣刀设计中的参数化建模为目的，其主要意义在于: 1．建立球头立铣刀的完整的数学模型，使得球头立铣刀的刃形设计更加理论化、系统化 2.根据球头立铣刀的数学模型与相应的 SolidWorks技术对球头立铣刀进行参数化建模，从而缩短刀具的设计周期，满足快速设计的需要 3.对球头立铣刀的刃形、角度与制造过程进行分析，使刀具的设计更加快捷，简单，同时便于加工1.4.2 课题的研究容在国外对于球头立铣刀的设计、分析等方面的研究的基础上，以计算机软件和相关数学、力学理论、加工工艺为手段，对球头立铣刀的参数化系统进行研究本文的主要研究容包括以下几个方面:1.通过对传统等螺旋角的刃形曲线的模型进行研究、分析，建立球头立铣刀柱面上、球面上的等导程螺旋线的数学模型并结合实际加工过程，计算出球头立铣刀退刀槽扫描曲线。