Pro/E在成形车刀设计与制造中的应用

摘要:利用Pro/ENGINEER对成形车刀进行参数化设计,以提高成形车刀的设计和制造周期。

1 引言

成形车刀是一种加工回转体成形表面的专用工具,它以其加工精度稳定、生产率高、刀具使用寿命长和刃磨简便等特点广泛应用于普通车床、六角车床、自动及半自动车床以及生产自动线上。但由于成形车刀前角和后角的原因,刀具截形与工件廓形不同,这给成形车刀的设计和制造带来很大的困难,使得成形车刀的设计周期长,制造成本高。成形车刀的传统设计方法有作图法和计算法,这些传统方法工作量大、计算复杂而且存在较大的廓形误差,这些都制约着成形车刀的广泛使用。

CAD/CAM技术的广泛应用和一系列优秀CAD/CAM软件的推出,给成形车刀的设计和制造提供了新的途径。Pro/ENGINEER是一种被广泛应用的优秀CAD/CAM软件,特别是其参数化设计方法给设计者带来了极大的方便,应用它可以大大简化成形车刀设计和制造。

2 成形车刀的实体模型设计

应用Pro/ENGINEER可以屏蔽掉成形车刀传统设计方法中许多繁琐的步骤,以下以棱体成形车刀为例来说明其设计方法。图1为被加工零件的廓形图。

图1 被加工零件廓形图

2.1 绘制刀具毛坯模型

使用建立实体特征命令“Solid→Protrusion→Extrude”命令,以前视图平面(Front面)为绘图平面,绘制出成形车刀毛坯纵向截面图,其中前刀面与水平面夹角等于刀具前角γ(此处取刀具前角γ为15°),同时使后刀面与垂直方向夹角等于刀具后角α(此处取刀具后角α为10°),如图2(a)所示。其余尺寸可根据实际情况确定,刀具毛坯的拉伸长度等于工件的长度。刀具毛坯的三维模型如图2(b)所示。

图2 成形车刀毛坯图

2.2 创建刀具实体模型

首先根据被加工零件轮廓得到车刀切削刃曲线。如图3所示,在水平面内绘制工件截形图,各尺寸与零件图尺寸相同,轴线与车刀毛坯上切削刃的距离等于工件最小圆周半径。使用建立曲面特征命令Surface→Revolve命令,获得被加工零件轮廓曲面。

图3 工件截形图的绘制效果

由建立实体特征命令“Solid→Cut→Use Quilt”,用工件轮廓曲面剪切刀具毛坯,这样在前刀面上就可以得到刀具刃形曲线。

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