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1、北京理工大学珠海学院2020届本科生毕业设计基于Pro/E外圆车刀参数化建模学 院：专 业：姓 名：指导老师：工业自动化学院机械工程陈华耕学 号：职 称：160406102703李琳教授中国珠海二二年五月诚信承诺书本人郑重承诺：本人承诺呈交的毕业设计基于Pro/E外圆车刀参数化建模是在指导教师的指导下，独立开展研究取得的成果，文中引用他人的观点和材料，均在文后按顺序列出其参考文献，设计使用的数据真实可靠。 本人签名： 日期： 年 月 日基于Pro/E外圆车刀参数化建模摘 要参数化建模是通过对模型进行参数设置和在参数与模型之间建立关系式，从而形成一种动态的模型，使其在修改的过程中具有较高的效率。
2、参数化建模允许设计师按照自己的设计想法对产品模型的所有特征去进行参数化设置，比如产品的尺寸、位置、角度等。对这些特征进行参数化设置能够帮助设计师在测试产品时更方便的修改模型中所存在的不合理尺寸以及更直观的看到模型修改后所发生的变化，从而设计出理想的产品。在本文中，主要透过对外圆车刀这种实际生产活动中比较常见并且经常需要更改尺寸的产品进行参数化建模，来简述参数化建模对实际生产活动的帮助。车刀的性能主要靠车刀的角度来决定的，并且可转位车刀经常更换的是刀片，因此本次设计所给定的参数是车刀角度中的前角、后角、刃倾角、主偏角、断削槽的宽度以及刀片的高和边长。由于外圆车刀的种类繁多，因此在这里只选取了实际
3、生产活动中外圆车刀中比较常见的可转位外圆车刀中比较典型的六种车刀进行参数化建模。分别是：全长断削槽三角形可转位车刀、半长断削槽三角形可转位车刀、全长断削槽正方形可转位车刀、半长断削槽正方形可转位车刀、全长断削槽菱形可转位车刀、半长断削槽菱形可转位车刀这六种车刀。最后把车刀模型放进零件库中，方便设计师对模型的管理。关键词：参数化建模；结构设计；可转位外圆车刀模型；零件库Parametric modeling of external turning tool based on Pro/EAbstractParametric modeling is to set up the model param
4、eters and establish a relationship between the parameters and the model, thereby forming a dynamic model, so that it has a higher efficiency in the process of modification. Parametric modeling allows designers to parameterize all features of the product model according to their own design ideas, suc
5、h as product size, position, and angle. Parameterizing these features can help designers more easily modify the unreasonable size in the model and more intuitively see the changes after the model is modified when testing the product, so as to design the ideal product.In this article, the parametric
6、modeling of products that are more common in the actual production activities of external turning tools and often need to be changed in size is used to briefly describe the help of parametric modeling on actual production activities. The performance of the turning tool is mainly determined by the an
7、gle of the turning tool, and the indexable turning tool often replaces the blade, so the parameters given in this design are the rake angle, the back angle, the blade inclination angle, The main declination angle, the width of the broken groove and the height and side length of the insert. Due to th
8、e wide variety of external turning tools, only the six typical turning tools that are more common among the indexable external turning tools in the actual production activities are selected here for parametric modeling. They are: full-length broken grooved triangular indexable turning tool, half-len
9、gth broken grooved triangular indexable turning tool, full-length broken grooved square indexable turning tool, half-length broken grooved square indexable turning tool . Six kinds of turning tools with full-length broken groove diamond-shaped indexable turning tool and half-length broken groove dia
10、mond-shaped indexable turning tool. Finally, put the turning tool model into the parts library, which is convenient for the designer to manage the model.Keywords: Parametric modeling; structural design; indexable external turning tool model; parts library目 录1 绪论11.1参数化建模的原理11.2参数化建模的优势11.3国内外发展现状以及存
11、在的问题31.4本次设计所需解决的问题62 外圆车刀的参数化建模72.1选择可转位外圆车刀的理由72.2建立模型72.2.1正方形可转位外圆车刀的三维建模72.2.2三角形可转位外圆车刀的三维建模122.2.3菱形可转位外圆车刀的三维建模163车刀角度的选择214建立车刀零件库225总结25参考文献26谢 辞271 绪论参数化设计是当下最流行的设计方法，我们通常说的CAD参数化设计是指利用计算机的自动运算能力通过改变尺寸或修改已定义好的参数，由计算机自动完成对零件图中的某个部分或某几个部分进行相应修改，从而达到驱动图形的目的。参数驱动的方式能够很方便设计师对图形的修改和设计，设计师被允许只用先
12、画出大致的形状，而不用保证精准的定位和定形，可以后面再进行通过对尺寸数值的确定来达到最终的形状。并且参数驱动也允许设计师对其中某个关键结构的特征尺寸进行参数化设置，之后设计师在对产品进行修改优化时可以通过修改参数数值来完成对模型的修改。参数化建模的提出很好的解决了困扰设计师多年，有关修改模型的问题，在设计的柔性方面有着很大的提高，使动态设计和优化设计领域的发展突飞猛进。1.1参数化建模的原理参数化设计是参数化建模的核心思想，当代的参数化设计在开始阶段就通过运用现代CAD中并行设计以及概念设计思想来更好提高绘图效率。它是通过让设计师约束产品的尺寸跟形状来得到最终的结果。设计师可以先画出零件图的图
13、纸，接着按照图纸制作出外形大致符合的模型，最后再通过输入精确的数值来得到最终的模型。参数化设计的核心理念就是八个字：“约束造型，尺寸驱动”。约束造型是参数化设计的最核心的思想，约束造型通过对产品模型进行包括平行、距离、尺寸之间的约束来达到使用约束进行建模的目的。尺寸驱动是参数化设计的特征，它让设计师对产品模型的设计和修改变得非常方便，它允许设计师在一开始只用画出模型的大致形状，再通过修改尺寸来得到最终的产品模型。或者设定参数给某个部位，设定参数与部位之间的关系式，达到用参数来控制部位的形状，从而得到最终的模型。1.2参数化建模的优势对设计师而言，传统设计的思路是按部就班的根据图纸画出产品的三维
14、模型，设计师进行的所有工作都是在保证所画的尺寸没有出错，并使之最终得以实现，换句话说，设计师总是在进行最终的定形之前进行多次试验，找出产品的最佳形状，然后才会结束产品的设计，这中间的所有工作都只不过是在寻找产品的符合要求的几何尺寸而已。在设计的过程中，通常设计师在一开始的时候是充满活力的，但随着设计的进行，在实验中要不断地对模型进行修改，而修改时大部分的操作都是在进行重复的动作，这时就会使人开始感到不耐烦，注意力下降从而导致效率的降低。而参数化设计可以完美的去掉重复建模的流程，我们在脑海里会根据模型中的尺寸关系首先定义好一些约束，如果这些约束达不到控制模型的建立时，我们就需要通过添加一些额外的
15、约束来使模型能够建立。输入参数的数值，如果生成的模型不是我们想要的，那么就对参数的数值和模型中的约束进行更改，直到参数能够完美的控制模型的变动。而这些操作是为了让使模型变动的方法从重复画图转变到修改参数。正是通过这些操作，设计师才真正地摆脱了枯燥的重复建模的流程。对模型的使用者而言，参数化设计的作品给他们带来的更多的是简便，他们不用再去关心模型中的尺寸关系，只需要对想修改的参数的数值进行改变就行了。由于参数化建模的模型是由参数所进行控制的，这与以往的建模方式有着非常大的不同，这种操作方式给人们带来的心理感受完全不同。有的人对参数化设计便捷性感到信服，有的人则对它的精确度和稳定性表示怀疑。这些心
16、理感受都是由于参数化建模的方式带给人们太多的震撼了。参数化建模能够提高效率是不可否认的，而能够提高效率是实际生产活动中设计师最关心的问题，参数化设计的优势主要体现在以下方面：精确的完成复杂模型的改动我们还是用以前的建模工具进行模型的修改时就会显得非常笨重，甚至可能会因为自己的疏忽而导致生成了错误的模型，但在参数化建模中，我们通过关系式来达到对模型的精确控制，避免人为的操作导致生成错误的模型，这使得复杂模型的修改难度得到了大大的降低。快速的生成多个零件在有些产品设计的过程中，我们需要保留多个不同尺寸的模型，比如弹簧、螺丝、螺母这些标准件。在设计这些标准件时，参数化建模的优势就会体现出来。对传统的
17、建模方式来说，这项工作是非常单调且枯燥的，为了一个外形相同只是有一个尺寸需要变动，我们需要不断地进行重复建模。如果是所需数量达到几百上千的零件要进行建模时，我们就会被浪费掉大量的时间和精力。而参数化建模则是通过族表来解决这类问题，同一形状的产品可以通过更改首次建模的参数来直接得到不同尺寸的产品模型，而这就是族表。要想实现变量化设计就必须得有参数化设计。对于同一个参数模型，通过输入不同的参数数值会生成不同的模型，而模型的数量则是由所输入参数数值的大小来决定的，在计算机中，运算生成一个模型的速度跟生成五百个模型的速度是一样，因为它的运算速度非常的快，这种数量的模型对于计算机而言是小菜一碟。因此，参
18、数化建模的研究对进一步提高设计和绘图效率以及柔性化设计具有十分重要的意义。简单的修改方式在传统模型中要进行变动的话，我们需要删掉一部分尺寸来进行修改，并且改完之后还要重新画回去，有的时候还需要推到重来，而修改的原因很可能只是为了改动一个角度或者一个尺寸的大小。而在参数化建模中，仅仅只需要在输入窗口输入数字或者修改相关的关系式就可以完成相应部位的修改。至于模型的改动则是由计算机来完成，一切都会变得非常迅速、方便。不同设计师之间的精确对接设计师之间的水平不一样，有些设计师可能只是一个刚入门的新人，他们可能在对模型中某一处需要修改的地方进行修改时，因为模型太过于复杂，导致他们无从下手，耽误了工作效率
19、。但使用参数化模型就可以避免这种问题，新人设计师并不需要有很强的能力才能修改模型，他们只需通过修改参数就能完成对模型的修改，不用去考虑修改某处地方后其它地方的改动。既能让新人设计师完成一些简单的工作，同时也能将老设计师解放出来去做更重要的工作，大大提高了工作效率。1.3国内外发展现状以及存在的问题由于参数化建模与以往的建模有很大的不同，它们的设计原理相差十万八千里，因此，以前的建模软件已经不再适用，因此就需要新的建模软件来支持参数化建模的进行。经过我的观察得出，现在国内关于参数化建模的发展所存在的问题主要有两方面：（1）相应CAD系统开发的落后在我国引进计算机高新技术以来，在CAD系统的开发和
20、应用等领域中我国均取得一定的成绩。国内商品化三维CAD软件市场已经形成，大部分企业都通过使用CAD软件来参与产品的设计，并获得了良好的收益，但还是与国外的先进水平具有一定的差距。到现在为止我国在CAD系统方面都还有以下几方面的问题：国内CAD软件的开发得不到理论研究和算法研究的有力支持CAD技术是一项涉及面非常广而且复杂的技术，是属于综合型的一项全新技术，技术的更新换代比较快，竞争也是异常火爆。在建模技术方面会涉及到很多为了解决用户问题而专门进行研发的有关模型的创建的理论和算法，每种新的CAD软件的开发都是基于新的理论和算法的提出，比如有名的NURBS、CSG、B-rep等等。而国内CAD软件
21、开发人员在这么多年中也没有提出新的有名的理论和新的算法应用在CAD中，缺乏这方面的相关研究。CAD中的数据交换格式和标准化滞后受限于国内的发展和缺乏相应的技术，我国在早期的时候并没有提出有关CAD技术的标准，而是把以国际标准为基础的STEP、IGES等当成国家标准来使用。由于是以国际标准为基础，导致国内在更新和发展方面要落后于国际，使得国内的系统在数据交换和标准化方面存在着许多问题。不善于去听取用户的问题在整个二维发展到三维的时间段内，受限于当时国内的研究环境，国内的研究人员都并没有太多的把注意力放在用户提出各种技术问题上。用户提出的关于“数据管理问题”、“参数设计问题”以及“特征造型问题”等
22、 技术问题在现在看来都是非常有研究意义的问题，可是却无人问津。但国外的CAD软件公司PTC公司，当时还是一个行业新人，凭借其敏锐的目光抓住了用户需求的时机，迅速的推出了能够解决用户问题的参数化特征造型CAD系统Pro/Engineer，成功霸占了国际市场，到现在仍然在国际年销售额方面位列前列。国内现在还没有打出名气的三维CAD软件系统就目前来说，国内能够自主研发出三维系统才是真正解决国内系统落后问题的关键步骤，但现在还没有出现能够打出名气的软件，现在国内企业所开发的三维软件已经能够开发出原型系统，但它的功能和成熟程度都不足以使其推广开来。就现在的情况来看，国外的三维CAD软件已经完全霸占住中国
23、的市场，比如Cimatron、 PTC公司的Pro/Engineer、 Solidworks、等。这些外国软件的共同点都有稳定性比较好的特点，而且系统开发也已经比较成熟，因此受到大多数企业的使用。所以为了解决国内开发软件的困境，为了国内CAD技术的发展，我们需要了解当下最流行的CAD发展前景。在当前的发展中，随着CAD技术的广泛应用，新的需求不断涌现，同时CAD技术随着这些需求又进一步发展，从而形成一个良好的循环环境。而现在对CAD技术的需求有以下几方面：客户机/服务器和网络环境下的CAD技术由于现在处于信息爆炸的时代，现在的企业基本上都建立了自己的公司内网络，以前的单机CAD系统已经不再符合
24、企业的要求了，所以网络CAD系统正在成为企业的首选。CAD技术在并行环境下的应用CAD系统在并行环境下需要一个能够包括隐含各种设计关系和约束的完全相关的关系模型。集成技术研究集成技术的基础是PDM和灵活的外部接口，它的研究内容主要是关于实现产品从设计、制造到管理的全过程无缝集成，特点是拥有良好的开放性开发语言和具有非常丰富的功能。模型理论研宄能够符合现代制造技术的要求是需要能够解决产品生产过程中的信息共享问题，全面描述产品在生产全过程中的各种相关数据。从而实现产品生产过程中内外部的描述信息和过程信息的集成化。而这是传统的几何模型和特征模型所不能满足的。对非流形模型的研究是产品模型的研究中非常典
25、型的一个研究，对它在CAD系统中的应用的研究是一项非常重要的工作。“Top-down”设计技术在设计过程中自顶向下，从总体再到局部，通过先进行大体设计，再通过约束来完成细节。这种设计技术能够很方便设计师在装配后重新对各个零件的修改，提高了设计效率。参数化设计技术参数化设计是对产品模型中的尺寸，或产品模型中已经设定好关系式的参数的修改，通过计算机的运算能力自动完成相关模型部位改动，从而实现对模型的驱动。（2）参数化设计理论的落后早在6070年代的时候，国外的研究人员Sutherland就已经提出在生成零件的过程中的辅助手段中使用约束的想法。而真正的提出参数化设计的思想要等到7080年代，由Hil
26、lyard和Gossard在研究中所提出。8090年代，参数化设计的研究迎来了蓬勃发展，其原因是引入了AI技术。从而诞生了特征造型技术（在实体造型方面使用参数化技术）。在此期间，有许多国外的科学家提出有关参数化设计的理论，比如：Aldefeld的方法是一种基于符号操作和推理机处理一半几何模型的方法，通过用一系列几何元素和定义约束计划的原子规则集来表示二维几何模型，将约束分为结构约束与公制约束，并对这些约束用一阶谓词来进行表示，通过构造计划、规则库与推理机进行求解。日本东京大学Suzuki对二维尺寸的表示是用规则来进行的，在模型中通过使用约束传播等技术来实现参数化，给出了几何模型和约束的思维步骤
27、流程以及模型中的对几何的演算机制。美国里兹大学S.Alasdair等为了能够更好的求解几何约束的问题，采用了计算代数的方法，同时给出了约束的定义语法和约束求解的机制，并且研究了使用该方法时所存在的不足以及它所拥有的优势。A.Verroust等在处理约束等式方面提出用专家系统来处理，将所有的约束分成两类，分别是角度约束和距离约束，在求解模型的过程运用构造规则、三角形规则、平行规则把模型分成三种，分为简单模型、似解模型与不解模型，并且试图找到计算序列来给定尺寸约束的几何元素，同时给出了一系列规则集用于处理设计。而国内要等到了90年代中期以后才开始慢慢提出一些研究理论，比如：华中理工大学陈立平给出一
28、种约束图匹配法，在某个约束中含有所有的几何变量Xi（i=1,2,3n）是约束分解的前提，所以一般约束系统都是属于松散耦合系统，结构矩阵具有较强稀疏性，在对约束集合进行大规模分解方面采用了矩阵规约理论，利用图的匹配法，使用增广路径算法对n个基点和e条边进行计算，其算法耗时为0（n,e）,在策略方面则是采用了自上而下的分层驱动。浙江大学董金祥教授，葛建新博士提出一种约束求解新方法，可以用在变参绘图系统中。这个方法可以在求解速度方面使用分解和排序来提高，进而在灵活性和可靠性方面体现在可以快速指出约束不足和约束过载。华中理工大学兰箭提出一种参数化方法，它是以图形数据图为基础的，描述了图形数据的表示法和
29、图的搜索策略，在获取实体的拓扑信息方面是通过实体的定位信息来取得的，并且图形的轮廓特征和尺寸大小取决于拓扑信息和尺寸信息，使用拓扑约束和尺寸约束来对图形进行描述。为了使约束能够具有传播性，需要把无向图变成有向图，这可以通过对无向图进行遍历来实现，进行图的遍历时所采用的是一种适度深度优先搜索策略。浙江大学沈剑在描述一组约束方面采用的是在多元非线性方程组中根据变分几何方法来进行讲述，在解决复杂约束关系方面，能够获得较好结果的是采用数值方法迭代求解，求解的结果是把图纸上的元素分为两部分，其一是轮廓图元，轮廓图元完整地表达了设计对象的外形和轮廓，是设计的最终目的，而另一个是结构图元，结构图元是轮廓图元
30、存在的基础，它构成了整个设计对象的骨架。这些国内的专家学者提出的理论很好的帮助国内参数化设计的发展，但由于起步较晚，国内的这些研究还是落后于国外。总之，随着国内对于这方面的研究投入越来越多的资源，国内的研究一定可以赶超国际的。1.4本次设计所需解决的问题目前，本次设计所涉及的问题主要有三个：车刀种类的多种多样目前市场上的车刀种类非常之多。这是因为在生产过程中，不同的情形就需要用不同的车刀进行切削，这导致了车刀零件的模型多如繁星，不可能制作出所有的模型。确定车刀模型的参数想要对车刀进行参数化建模就需要先确定车刀的参数。了解车刀的性能跟车刀的哪些因素是相关的，通过设定这些因素的参数来更好的修改车刀
31、模型。参数与模型的尺寸特征之间的关系式设定完参数之后，需要知道这些参数如何去和模型的尺寸特征建立关系，从而达到用参数来控制模型的目的。2 外圆车刀的参数化建模2.1选择可转位外圆车刀的理由外圆车刀是机械生产中使用非常多的一种刀具，尤其是可转位外圆车刀，它现在经常被使用在各种各样的车床中。它拥有钎焊式和其他机械夹固式的刀具所不具备的一些优点，比如说：在钎焊硬质合金时能够有效的避免产生裂纹；可转位刀片在使用过程中会在硬质合金刀片表面通过气相沉积法沉积薄层更硬的材料(碳化钛、氮化钛和氧化铝)，使得切削性能得到大大的提高；在换刀时非常方便，耗时短，操作简单；可转位刀片的生产是标准化和集中化的，刀片的参
32、数基本一致，不容易出现切削的不稳定。因此，现在的生产活动中大部分都采用可转位车刀可转位外圆车刀的形状、强度以及可转位外圆车刀的切削性能有很大因素取决于可转位外圆车刀的角度，虽然可转位外圆车刀有着不同的角度，但它们的外形是相似的，所以如果我们想要哪个角度的可转位外圆车刀的话，我们可以通过修改可转位外圆车刀的角度参数来获得。因此可转位外圆车刀在设计过程中可利用Pro/E的造型设计精确建立可转位外圆车刀的三维模型，但由于改变参数后，又需进行重复的建模过程，工作量很大。参数化能够帮助我们很好的解决修改角度的问题，我们只需要更改其中的某一个数值，系统会帮助我们自动生成模型，大大减少建模的时间。通过Pro
33、/E这款三维建模软件以及结合参数化理念来构建外圆车刀模型，通过设定不同的角度来构建不同的外圆车刀模型，减少建模的工作量，帮助设计人员更好的设计外圆车刀起到关键作用，对实际生产活动具有一定的意义。通常设计师的计算机中都有大量的零件文件，查找零件非常不容易，而通过在Pro/E中用插入零件库的形式来载入车刀模型，使用零件库可以很好的方便设计师选择想要的车刀类型，而不需要在非常多的文件夹里找零件相应的文件。制作零件库需要先做零件的模型，然后根据零件的文件路径制作mnu文件，最后在Pro/E中进行零件库的安装以及相应的设置。本文介绍了可转位外圆车刀三维实体造型的参数化设计方法，并在此基础上创建了可转位外
34、圆车刀的零件库，从而提高零件设计的效率。2.2建立模型2.2.1正方形可转位外圆车刀的三维建模（1）刀杆根据正方形可转位车刀的工程图，创建拉伸实体。按照车刀外形画出相应的草图，同时通过工程图的数据确定车刀的形状。先通过拉伸去除材料命令画出车刀刀杆的外形，然后根据刀片的形状切出相应的刀片槽位。在这里需要通过创建参考面来使刀槽平面具有一定的倾斜角度，而不是水平面，这样做是为了使车刀能够产生后角和刃倾角。图2.1 正方形车刀刀杆（2）刀片先制作全长断削槽的刀片。按照工程图选取垫片的上表面位置作为草绘平面，在草绘界面画出正方形的形状，使用圆弧工具把正方形的四个角变成圆弧形，再通过拉伸功能使模型变成三维
35、。然后在长方体中的正方形表面用插入功能中的扫描-切口功能在表面上挖出断削槽。首先先选定断削槽的位置，画出断削槽切口的的轨迹，其次再画出断削槽切口的形状，然后在中间部分挖个孔，用于后续刀片的固定。图2.2 正方形全长断削槽刀片（3）垫片按照刀片的形状制作出相应的正方形垫片，放置于刀片与刀杆之间，用于保护刀杆免受刀片的摩擦从而产生磨损。图2.3 正方形垫片（4）设置参数在车刀零件中打开“参数”窗口，添加Y（前角）、A（后角）、X（刃倾角）等参数来控制车刀的角度。添加L（刀片的边长）H（刀片的高）参数来控制刀片的大小。添加Z（断削槽的宽度）参数来控制断削槽的大小。图2.4 正方形车刀参数窗口（5）设
36、置关系在车刀零件中打开“关系”窗口，在关系窗口中分别添加车刀的前角、后角、刃倾角、断削槽的宽度、刀片的边长以及刀片的高的参数。接下来将参数与图形上的尺寸相关联，在图形上单击选择尺寸代号，将其添加到“关系”窗口中，再编辑关系式。添加完毕后，只用修改参数的数值就能使图形的尺寸发生改变。在“关系”窗口中单击确定按钮，系统自动根据设定的参数数值和关系式再生模型并生成新的基本尺寸，最终生成符合要求的车刀。图2.5 正方形车刀关系窗口（6）编辑程序在车刀零件中按步骤点击“工具”“程序”“编辑设计”打开程序设计窗口，在程序设计窗口的INPUT和END INPUT之间添加如下的语句：Y NUMBER “请输入
37、前角的角度：”A NUMBER “请输入后角的角度：”X NUMBER “请输入刃倾角的角度：”Z NUMBER “请输入断削槽的宽度：”L NUMBER “请输入刀片的边长：”H NUMBER “请输入刀片的高：”图2.6 正方形车刀程序保存程序，选择将所做的修改体现到模型中，这样参数输入界面就完成了。在选取界面选择想要修改的参数，完成选择后在输入界面输入参数的数值，点击再生即可完成对车刀零件的修改。图2.7 正方形全长断削槽可转位车刀另外重新新建一个零件，同理制作半长断削槽的正方形可转位车刀，不过在制作断削槽时只用画出一个，然后通过选择刚刚做好的的断削槽的特征，在编辑菜单中选择阵列，打开阵
38、列操控板，将阵列类型改为轴，数量为4个，角度为90度，选择刀片上孔的轴作为轴阵列参照，确定阵列功能完成剩下三个断削槽的制作。其次还要注意在设置关系式时，Y（前角）选择的是通过“扫描切口”所画出来的断削槽上的前角的尺寸代号，而不是通过阵列得到的另外三个断削槽上的刃倾角的尺寸代号。并且断削槽的开口方向是逆时针旋转的。图2.8 正方形半长断削槽刀片2.2.2三角形可转位外圆车刀的三维建模（1）刀杆操作流程与正方形车刀零件基本类似，要注意的地方在于刀槽的形状是等边三角形，而且同样需要使刀槽平面倾斜，使其能够产生后角。 图2.9 三角形车刀刀杆（2）刀片同理，按照图纸画出三角形刀片，同样先制作全长断削槽
39、的三角形可转位车刀。图2.10 全长三角形断削槽刀片（3）垫片制作三角形形状的垫片。图2.11 三角形垫片（4）设置参数同样添加Y（前角）、A（后角）、X（刃倾角）等参数来控制车刀的角度，添加L（刀片的边长）H（刀片的高）参数来控制刀片的大小。添加Z（断削槽的宽度）参数来控制断削槽的大小。图2.12 三角形车刀参数窗口（5）设置关系同样添加关系式来使参数能够控制车刀的形状。图2.13 三角形车刀关系窗口（6）编辑程序同理完成对程序的修改。图2.14 三角形车刀程序图2.15 三角形全长断削槽可转位车刀同样再另行制作半长断削槽的三角形可转位车刀零件。半长断削槽的三角形刀片在制作断削槽时只用画出一
40、个，然后通过选择刚刚做好的的断削槽的特征，在编辑菜单中选择阵列，打开阵列操控板，将阵列类型改为轴，数量为3个，角度为120度，选择刀片上孔的轴作为轴阵列参照，确定阵列功能完成剩下两个断削槽的制作。其次还要注意在设置关系式时，Y（前角）选择的是通过“扫描切口”所画出来的断削槽上的前角的尺寸代号，而不是通过阵列得到的另外两个断削槽上的刃倾角的尺寸代号。并且断削槽的开口方向是逆时针旋转的。图2.16半长断削槽三角形刀片2.2.3菱形可转位外圆车刀的三维建模（1）刀杆操作流程与以上车刀零件基本类似，同样需要使刀槽平面倾斜，使其能够产生后角。图2.17 菱形车刀刀杆（2）刀片同理，按照图纸画出菱形刀片，
41、同样先制作全长断削槽的菱形可转位车刀。图2.18 全长断削槽菱形刀片（3）垫片制作菱形形状的垫片。图2.19 菱形垫片（4）设置参数同样添加Y（前角）、A（后角）、X（刃倾角）等参数来控制车刀的角度，添加L（刀片的边长）H（刀片的高）参数来控制刀片的大小。添加Z（断削槽的宽度）参数来控制断削槽的大小。图2.20 菱形车刀参数窗口（5）设置关系同样添加关系式来使参数能够控制车刀的形状。图2.21 菱形车刀关系窗口（6）编辑程序同理完成对程序的修改。图2.22 菱形车刀程序图2.23 菱形全长断削槽可转位车刀同样再另行制作半长断削槽的菱形可转位车刀零件。半长断削槽的菱形刀片在制作断削槽时只用画出一
42、个，然后通过选择刚刚做好的的断削槽的特征，在编辑菜单中选择阵列，打开阵列操控板，将阵列类型改为轴，数量为2个，角度为180度，选择刀片上孔的轴作为轴阵列参照，确定阵列功能完成剩下断削槽的制作。其次还要注意在设置关系式时，Y（前角）选择的是通过“扫描切口”所画出来的断削槽上的前角的尺寸代号，而不是通过阵列得到的另外一个断削槽上的刃倾角的尺寸代号。并且断削槽的开口方向是逆时针旋转的。图2.24 半长断削槽菱形刀片以上三种可转位外圆车刀都是现在市场上最常用的可转位外圆车刀。3车刀角度的选择经过多方验证得出了车刀的角度选择主要有以下几方面因素的考量：车刀主要角度的初步选择：（1）前角：车刀的前角一般选
43、择在 -525。在选择前角的大小时，我们要充分考虑所要进行加工工件的材料，用何种方式加工以及制作刀具的材料。选择原则有以下几项： 加工工件比较软或者是塑性材料工件的时候，前角就应该比较大；反之，加工工件比较硬或者是脆性材料工件的时候，我们就要选择较小的前角。在粗加工的时候，应该通过使用较小的前角来获得更大的强度；在精加工时，应该通过使用较大的前角来避免使工件的表面粗糙度增大。当车刀本身材料的强度和韧性较差时，我们应该使用较小的前角来获得足够的强度和韧性；当车刀本身材料的强度和韧性较好时，我们应该使用较小的前角来减小强度和韧性。（2）后角：车刀的后角一般选择在 512。后角的选择要考虑加工方式和
44、工件材料，选择原则有以下几项：在粗加工的时候，应该通过使用较小的后角来获得更大的强度；在精加工时，应该通过使用较大的后角来避免使工件的表面粗糙度增大。加工工件较软时，就可以用大的后角；加工工件较硬时，就要用小的后角。（3）刃倾角：刃倾角的选择主要考虑的是车削时车刀的使用情况来决定的，选择的原则有：车削工件的形状比较圆整，想要比较均匀的车削的厚度时，要采用0刃倾角的车刀。想要获得较大的刀头强度，刃倾角应该选择-15-5之间的角度。为了使工件的表面粗糙度能够减小，刃倾角的选择区间应该是08。因此，车刀角度的参数的数值变化范围应该满足上述的要求。 4建立车刀零件库车刀零件库的建立，首先进行以下步骤：
45、1.编辑Pro/E启动目录下的CONFIG.PRO，添加下面5行:pro_material_dir D:cdmlpro_library_dir D:cdmlpro_catalog_dir D:cdmlPROTKDAT D:cdmlprotk.datsave_objects changed2.编辑目录内的protk.dat,对 EXEC_FILE D:cdmlMON3.dll TEXT_DIR D:cdmltext两行的路径做相应的改动。3.添加系统环境变量MONLIBS_DIR=D:cdml4.将目录内文件msvcr80.dll mfc80.dll复制到系统system32目录下。之后当Pro
46、/E进入到装配模式下便自动启动装配瀑布菜单，可以选择需要装配的零件。5.安装完成后开始把我们所制作的车刀零件添加进车刀零件库。经过测试，用中文目录可能会出现乱码，所以我们所有命名都用英文来进行。首先我们在名为qita（车刀目录）的文件夹，在文件夹内再创建三个分别名为sanjiao（三角形）、zhengfangxing（正方形）、lingxing（菱形）的文件夹，然后将零件模型分别放进对应的文件夹内。新建一个记事本，输入以下内容：qita#/sanjiao三角形可转位外圆车刀#/ zhengfangxing正方形可转位外圆车刀#/ lingxing菱形可转位外圆车刀#输入完成后，执行另存为，将文件保存在qita文件夹下面，名称为qita.mnu，这里的命名要与文件夹的名称相同，采用英文路径。图4.1 mnu文件接着在sanjiao文件夹里面编写mnu文件，依然创建记事本，编写以下代码：sanjiao#bcsjxcd.prt半长断削槽可转位三角形车刀# qcsjxcd.prt全长断削槽可转位三角形车刀#图4.2 mnu文件后面同样在zhengfangxing和lingxing文件夹下编写类似的mnu文件，格式也要和sjx.mnu文件相同。到此就完成对车刀的零件库的建立，设计师可以在菜单中选择自己所需的车刀种类，选择完成后输入车刀角度的数值就可以完成车刀模型的建立。图4.3 选择菜单