基于UG的高精度棱体成形车刀的CAD系统研究与应用

论文摘要

棱体成形车刀是广泛应用于各种车床及自动线加工的专用刀具，可用于加工各种回转的成形表面。传统的图解法和计算法，设计精度和效率低，近年来出现的一些采取交互设计的成形车刀CAD设计系统，也是以直线或圆弧近似地代替曲线设计廓形，存在一定的廓形误差，且没有实现参数化。基于此，作者开发出了基于UG的高精度棱体成形车刀参数化CAD系统，实现了棱体成形车刀的廓形“零误差”及参数化设计。本文对参数化与特征建模基本理论、UG二次开发相关技术以及棱体成形车刀廓形设计理论进行了深入研究，在用户界面设计以及应用程序设计等方面不断实践，建立了基于UG的棱体成形车刀的模块化设计方案和自动设计编程程序流程图。在此基础上，以Windows操作系统和UG软件为平台，综合运用 UG／OpenMenuScript、 UG／Open UIStyler、 UG／Open API和 VisuaIC++6． 0等UG二次开发工具，开发出了此系统。本文提出了车刀廓形“零误差”截形理论，彻底消除了双曲线误差问题；利用基于特征的参数法造型方法，提出了最小半径控制点理论，把工件模型、车刀形成的基准面、燕尾槽截面紧密联系成有机体，实现了棱体成形车刀设计过程的整体化；使用数据库技术实现成形车刀的切削角度、结构尺寸、附加刀刃的参数化设计；采用导入燕尾槽模型的方法，通过读取刀具结构数据库的数据实现燕尾槽模型的标准化，简化了应用程序；编程实现了工程图的尺寸标注功能，使成形车刀的工程图对实际生产更具有指导性。该系统界面简捷直观，操作方便，实现了与UG系统的无缝集成，具有良好的人机交互性、可扩充性和可移植性。用户利用该系统时，每次只需用新的工件廓形替代原有的工件廓形，选择工件材料、刀具材料和工件模型，输入工件材料的机械性能，点击按钮便可自动实现棱体成形车刀的三维参数化自动精确设计，大大提高了设计效率。生成的刀具二维工程图文件被数控线切割软件调用，可以编制出刀刃廓形的加工程序代码供线切割机床加工。同时，本系统的开发设计思想和方法不仅适合于棱体成形车刀，还可为其它产品的二次开发提供参考。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 插图索引
• 附表索引
• 符号表
• 第1章 绪言
• 1.1 论文的研究背景
• 1.1.1 棱体成形车刀设计的方法及存在的问题
• 1.1.2 CAD技术发展概况
• 1.2 本系统开发工具的选用
• 1.2.1 CAD 软件平台的选择
• 1.2.2 开发工具的选择
• 1.3 本论文的研究内容、目的和意义
• 1.3.1 论文的研究内容
• 1.3.2 论文的研究目的和意义
• 1.4 课题的来源和论文的组成
• 1.4.1 本课题来源
• 1.4.2 论文的组成
• 第2章 CAD三维建模理论
• 2.1 几何模型
• 2.1.1 几何模型概述
• 2.1.2 几何模型的不足
• 2.2 参数化造型技术
• 2.2.1 参数化造型技术的主要特点
• 2.2.2 参数化建模方法
• 2.3 特征造型技术
• 2.3.1 特征的概念及定义方法
• 2.3.2 特征分类
• 2.3.3 特征表达与特征约束
• 2.3.4 特征联系
• 2.4 基于特征的参数化造型
• 2.5 小结
• 第3章 UG二次开发技术
• 3.1 UG软件的技术特性及其 CAD主要功能模块
• 3.1.1 UG软件的技术特性
• 3.1.2 UG CAD主要功能模块
• 3.2 UG二次开发相关技术
• 3.2.1 UG/open GRIP
• 3.2.2 UG/Open API
• 3.2.3 UG/Open MenuScript
• 3.2.4 UG/Open UISty1er
• 3.3 小结
• 第4章 棱体成形车刀 CAD系统设计理论及关键技术
• 4.1 系统的模块化设计结构
• 4.2 刀具设计模块
• 4.2.1 廓形精确设计理论——零误差截形理论
• 4.2.2 最小半径控制点理论
• 4.2.3 刀体结构的处理
• 4.2.4 尺寸标注
• 4.3 数据采集模块
• 4.3.1 数据库技术
• 4.3.2 数据库创建方法
• 4.4 输出模块
• 4.4.1 图形的图幅设置
• 4.4.2 标题栏填充和技术要求
• 4.5 棱体成形车刀CAD系统编程流程图
• 4.5.1 编程思路
• 4.5.2 程序流程图
• 4.6 小结
• 第5章 棱体成形车刀 CAD系统的实现及应用
• 5.1 棱体成形车刀 CAD系统的实现
• 5.1.1 棱体成形车刀 CAD系统开发流程
• 5.1.2 系统环境设置
• 5.1.3 用户界面设计
• 5.1.4 动态链接库创建
• 5.1.5 应用程序设计
• 5.2 棱体成形车刀 CAD系统的应用
• 5.2.1 棱体成形车刀工程图的生成
• 5.2.2 棱体成形车刀的加工
• 5.3 小结
• 全文总结
• 参考文献
• 致谢
• 附录A （攻读学位期间所发表的学术论文目录）