刀具设计在三维设计软件中的应用

1引言

随着机械制造业的飞速发展，市场对刀具的要求日渐严格和规范。传统设计方法中，设计职员的专业水平决定了机械产品的设计水平，设计者个人的设计理论和实践经验在设计过程中占有相当重要的作用，制约了刀具设计水平的整体进步，不能满足刀具发展的要求。

计算机辅助制图(ComputerAidedDraft)是用计算机绘制机械产品和零件的二维工程图纸(以AutoCAD为代表)的先进制图方法。它明显进步了绘图效率，但使用者的经验和技能仍起着决定性的作用。

计算机辅助设计(ComputerAidedDesign)是利用计算机软件完成新产品研发和创立的过程。目前已经进进贸易应用的成熟软件包括Dassault公司的CATIA、UnigraphicsSolutions公司的Unigraphics、PTC公司的Pro/Engineer、SolidWork公司的SolidWorks、SDRC公司的I-DEAS、EDS公司的SolidEdge、Autodesk公司的Inventor；国产软件有CAXC北航海尔三维电子图板、华中理工大学的开目CAD、广州红地技术有限公司研发的金银花(Lonicera)等等。计算机辅助设计软件通常基于虚拟产品开发过程，具有强大的三维实体造型、曲面造型、虚拟装配和天生工程图等功能，还具有应力学分析、有限元分析和运动仿真模拟等辅助分析和计算手段。通过软件分析和计算，能减少设计时间，明显减少样机或样品性能测试的次数。

2计算机辅助设计软件在刀具设计中的应用

新的设计理念、材料、工艺是刀具行业面临的三大挑战。从简单结构的车刀杆、铣刀盘、浅孔钻，发展到复杂的专用刀具、数控机床用的工具系统以及复合功能的刀具。如加工汽车曲轴的车拉刀，一次换装刀片就达200多个。对体积相对较小的硬质合金刀片来说，车刀片的断屑槽型和具有空间切削刃的铣刀片用二维工程图往往无法表达，刀片模具常用三维设计软件造型，天生数控程序进行加工。只有充分发挥计算机辅助设计软件的虚拟产品设计理念，才能进步刀具产品的设计水平，发挥刀具产品最大的效能，降低机械制造业的生产本钱。

我们在使用计算机辅助设计软件过程中，对计算机辅助设计软件的上风进行了以下总结:

把简单重复工作交给计算机，让设计职员的留意力集中在设计上。运用软件的有限元分析手段分析产品，使用运动仿真程序检验产品的性能和可靠性，节省设计周期。通过软件能很快知道所设计产品的物理量，降低产品的材料本钱。

进步绘图效率，节约出图时间。三维设计软件能很快绘制出二维工程图，并根据国际标准和国家标准标注尺寸、形位公差和汉字说明；也能在实体模型上进行旋转剖、门路剖，在二维工程图中加进实体的三维等轴侧图，方便产品加工职员理解设计职员的意图以及具体结构。对于复杂结构的产品，还可以绘制装配示意图，方便装配职员进行装配。

进步刀具产品的外观形象。利用软件的渲染功能，不断改善产品的外型和色彩。

设计职员能利用局域网进行探讨，发挥团队上风，多人同时设计一个部件或零件。

产品和精确的模型数据能在产品开发过程的各环节保持一致，随时通过软件的CAM功能天生数控机床可识别的数控程序，输进数控机床进行加工，能边设计边加工，边改进边加工。

工艺职员能利用软件进步产品工艺的编制水平:

设计软件的三维立体化，使零件间的相互关系、结构要点、零件精度要求等非常直观，节约了工艺职员的读图时间。

由于共享了产品模型和数据信息，工艺职员可参与设计过程，随时对产品零件进行工艺性检查，降低零件加工难度，缩短生产周期。

计算机辅助设计软件中的切除、打孔、切槽等功能，使工艺职员能在计算机上模拟零件的制造过程，在不同工艺路线中进行筛选，进步零件加工工艺质量，相关职员也能很好地领会工艺职员编制的工艺路线。下图为简单刀杆的模拟加工实例。

(a)毛坯 (b)铣前台面 (c)铣柄部 (d)铣头部 (e)加工刀片槽

简单刀杆的模拟加工实例图

3结语

计算机三维设计软件带来了先进的设计理念，能缩短产品从设计到面世的时间，设计过程中能对产品进行功能测试和运动分析，并发挥集体创造力。

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