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  • 花键拉刀CAD系统的设计
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    来源:深圳宝玛 作者:数控机床
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    1 引言 
    花键拉刀作为一种高效、高精度的多齿复杂刀具已被广泛用于花键孔的加工中。由于花键拉刀设计时涉及的参数多、计算量大、齿形设计繁琐,所以设计周期较长。此外,由于花键拉刀属于结构复杂的精加工刀具,制造成本较高,如果设计时出现计算失误,将会造成很大的经济损失。为了提高花键拉刀的设计精度和缩短设计周期,笔者开发了基于AutoCAD 2000的花键拉刀CAD系统,该系统可在AutoCAD 2000环境下实现花键拉刀的计算机辅助设计与绘图。  
    2 系统的应用对象及构成 
    应用对象  
    根据被加工工件的情况,花键拉刀的设计一般有以下三种情况:  
    当被加工花键孔内、外径的同轴度要求较低时,工艺上通常要求孔的内径在拉削之前已达到要求的加工精度,此时只需设计一把加工花键部分的拉刀;  
    当被加工花键孔内、外径的同轴度要求较高时,需设计能进行倒角、拉削圆孔和花键的复合式拉刀;  
    当加工深槽花键孔或粗拉铸、锻孔时,常需设计多把拉刀,组成花键拉刀组进行加工。因此,分别建立花键拉刀、圆孔—倒角齿—花键复合拉刀及花键拉刀组的设计模块。用户可根据加工情况选择不同的设计模块设计出相应的花键拉刀。 
    系统构成  
    本系统是在微型计算机上开发出的花键拉刀CAD系统,采用了Visual C++ 6.0和ObjectARX 3.0(AutoCAD 2000的二次开发软件)混合编程技术以及模块化编程的思想,可用于花键拉刀、复合花键拉刀及花键拉刀组的设计与绘图。  

    图1 花键拉刀CAD系统总体结构图 
    系统运行环境  
    硬件环境:PC 微型计算机(PⅡ450,32M内存,10G硬盘);  
    软件环境:WINDOWS95 / 98 / 2000 操作系统,VisualC++ 6.0、ObjectARX 3.0和Acce 数据库软件等应用开发工具。  
    系统总体结构  
    系统总体结构如图1所示。  
    该系统共包含五个功能模块:  
    系统主界面设计模块  
    该模块的功能是采用对话框的方式进行参数输入及加工条件的选择,并可对其它模块进行操纵管理,实现花键拉刀的总体设计;  
    花键拉刀设计模块  
    该模块是本系统的核心部分,它又分成三个子模块,即花键拉刀、复合拉刀及花键拉刀组三个设计子模块。其主要功能是完成拉刀结构形式的确定、拉削方式的选择(即普通式或轮切式)、花键齿刃形设计、倒角齿几何参数设计、圆孔齿几何参数设计、切削参数的确定、分屑槽及容屑槽的设计、花键拉刀强度及拉床拉力校验、花键拉刀切削部分各刀齿的齿数确定、刀齿尺寸的计算、结构尺寸设计以及技术条件的确定。  
    数据库管理模块  
    由于在花键拉刀设计中需要从刀具设计手册中查阅大量的数据,因此,用Acce 软件建立了数据库,以数据表格的形式将拉刀设计中所涉及的数据储存在该数据库中。而数据库管理模块的主要功能就是通过其界面对数据库进行各种操纵与维护,并将查询结果储存到数据文件中,供绘图模块或其它模块调用。  
    图形处理模块  
    拉刀工作图中的内容比较多,包括拉刀总体视图、各种刀齿的齿形截面局部视图、切削部分及校准部分齿槽局部视图、工件图以及各刀齿的尺寸排列表和技术要求等。为实现花键拉刀的参数化绘图,本系统将花键拉刀工作图上的内容分解成单元图块,分别用objectARX 3.0编制相应的参数化绘图程序,以便程序的调试与应用。  
    帮助模块  
    帮助模块可为用户提供该软件各功能模块的详细使用说明。 
    设计与绘图的一体化 
    通常的刀具CAD软件是将刀具设计计算和绘图分为两个部分,分别在两个工作平台上完成设计与绘图工作。如刀具设计的计算部分用VB或VC语言编写并以其为工作平台,而刀具绘图软件采用AutoLI 或ADS语言编程以AutoCAD为工作平台,因此两者之间需进行繁琐的数据传递,使用不便。AutoCAD从R14版本起提供了objectARX编程技术,为开发基于AutoCAD工作平台的各种CAD应用软件提供了强大的开发工具,其速度、性能、功能远远高于ADS和AutoLI 语言。ObjectARX 以C++为基本开发语言,以Visual C++为开发环境,具有数据可封装性、可继承性及多态性等特点;用其开发的CAD软件具有模块性好、独立性强、连接简单、用户界面友好及使用方便等优点。利用objectARX与MFC基本库的资源开发出的花键拉刀CAD软件,在AutoCAD 2000环境下能够利用一个系统主界面分别调用设计模块与绘图模块,从而实现设计与绘图的一体化。  
    在花键拉刀CAD系统中设计模块与绘图模块之间的数据传递采用以下三种方法:  
    直接从数据库中调用。利用MFC与ODBC的连接可以为objectARX3.0 FOR AutoCAD 2000提供与数据库的接口,因此绘图模块可以直接从数据库中调用花键拉刀的结构尺寸。有以下三种数据库接口程序的设计方法:  
    对应数据库中的数据表,从CRecordset 类中派生出一个应用程序指定的记录集,调用记录集的OPEN 成员函数打开该记录集,将其中的所有记录写入一个结构体数据中。  
    对应数据库中的数据表,增加一个对话框资源并从CDialog类中派生出一个应用程序指定的对话框。在该对话框中,根据要求决定编辑框控件的类型和数量及静态文本框的标题,并把各编辑框控件与记录集对象中相应的字段成员变量进行绑定。 

    图2 花键拉刀数据查询对话框 
    用户可以通过在对话框中输入查询条件选择合适的记录,所查到的记录将显示在对话框相应的编辑框控件中(如图2所示)。如果需要,可按存盘按钮将查询出的数据存入数据文件,以便其它模块调用;如果查询结果正确可按确定按钮并退出,如果查询结果有错可按放弃按钮重新查询。 
    借助于数据文件。利用Visual C++的MFC资源库提供的CFile类中的Write成员函数,将在设计模块中计算出的结果储存在一个数据文件中,然后在绘图模块中用CFile类中的Read成员函数将计算结果从数据文件中读出。如果花键拉刀各刀齿的齿形截面尺寸数据较多,为了减少内存空间,可采用数据文件进行参数传递。  
    采用全局变量。对于花键拉刀设计中几个模块均要用到的数据,可以将其定义成public型数据,使其成为全局变量。这样就可方便地被其它模块调用,提高数据的传递速度。 
    4 结语 
    采用objectARX与Visual C++的混合编程技术开发出的以AutoCAD 2000为工作平台的花键拉刀CAD软件具有如下特点:  
    在ARX应用程序中使用MFC资源库,设计出的花键拉刀CAD软件具有友好的可视化界面,可实现人机交互式设计。  
    根据工件不同的加工要求,利用本软件可设计出加工花键的拉刀、加工圆孔—花键的复合拉刀、加工倒角—圆孔—花键的复合拉刀以及成组花键拉刀。  
    利用数据库技术及MFC资源库的CFile类,可在CAD软件的不同模块间进行数据传递,从而实现了花键拉刀设计与绘图一体化,缩短了设计周期,提高了设计效率及质量。

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