1、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
2、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 V
3、isual 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
4、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
5、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
6、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
7、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
8、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
9、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。
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