一、插齿刀参数设计与计算程序 1.插齿刀最大、最小变位系数确定 插齿刀设计的关键在于确定其最大和最小变位系数。新刀设计应尽量采用大的变位系数,但其最大值 受插齿刀齿顶变尖及齿轮过渡曲线干涉的限制。不同类型插齿刀的最大变位系数计算方法有所不同 ,以外啮合盘型直齿插齿刀为例,不发生齿顶变尖所允许的最大变位系数（X。〕。可由式门）循环试算求出: s。。=「（。+4x;;tana）/ic+Inva-Inva。。>r。。…（l） 式中,a。。为插齿刀齿顶宽度;a为顶圆半径;a。an。为插齿刀分圆和顶圆压力角。 设计时需预先设定变位系数S。值,然后求出S。。与最小容许齿厚（S。。）。比较,若二者很接 近,则所取。;.为（X。）。。同时,为避免插齿刀切出的小齿轮或大齿轮齿根处的过渡曲线发生干涉现象,还应按式（2）或门）对（X。）。进行验算。 。;。s;n。;。一人7不三o。;s;n。。;一一…（2） 。口s;n。门-厂7冗三。。s;n。。-人于冗…0） 式中,101、。＊为插齿刀加工小齿轮时的啮合角和中心距;a。、a。为插齿刀加工大齿轮时的啮合角和中心距;2 12、。12为两齿轮啮合时的啮合角和中心距;r。为根圆半径nCAD/CAPP/CAM/CAE—— 插齿加工过程中,发生被加工齿轮根切或顶切现象,都是插齿刀最小变位系数（X。）。n的限制条 件。设计时应根据刃磨到最后刀齿仍有必要的强度定出允许的（。。）。n,再由式（4）、（5 ）校验插齿时是否会发生根切和顶切（此外还需注意齿轮径向间隙的变化,保证插齿时的径向间隙C。;>0）。 a。;slna。;-丫个U个三0……………………（4） ,z+三。_。 tX。）。、=lflV\Q。I}、;、。lllVQ--Aius、Xt’””””’\J） ’tana 式中,。。、Z;为插齿刀和被加工齿轮齿数。 2.插齿刀齿形参数计算程序 齿形参数计算程序是该系统设计模块的核心部分,其计算流程如图1所示。进人插齿刀设计主界面后 填人“产品信息”和将要设计的插齿刀零件特征以及外形特征,选择不同的插齿刀特征时会出现不 同的提示对话框。点“
设计计算”控件进人齿形参数设计计算窗体,输人被加工齿轮和配合齿轮的 基本参数,按确定键系统就进人计算状态,循环算出最大变位系数（X。）_,并用@.环t,r -t大空位系茧（x。）_卜计算被加工齿胡不顶切时撼齿刀和齿轮的最小一合角什算扬齿刀原始皑面、前汕面亚幢在笆面的台凿钓出插齿刀齿形参效并存人刃振库图1插齿刀齿形参数计算流程以检验是否发生过渡曲线干涉现象,然后通过根切和顶切验算而获得最小变 位系数（00）。n。若出现相关的情况,均会有提示框提示,甚至会作出建议如何避免该现象的 发生。之后,按“保存结果”控件将运算结果保存到数据库中进行管理。按“图样工艺”则将计算结果用于图样和工艺文件设置以作进一步处理。 32 二、系统构成及主要功能 该系统以Windows98操作系统为系统平台,以Visual Basic6.0为开发平台,通过 AutoCAD绘制插齿厂冬件图形,利用Access建立刀具齿形和结构参数及l、z参数等数 据库,凭借PC机的数据处理和显示优势,将插齿刀零件的有关数据及已确定的整套零件图素都计 储于CAD系统内。设计者只需在CAD系统内交h、人输人相关的设计信息及计算参数,就可以实现插齿刀齿形和结构参数的设计计算及图样、工艺卡片的白动生成。 l.系统总体设计方案 该系统以有关国家标准和行业标准为设计准则,以齿轮啮合原理及传动理论为设计依据,进行系统的 总体规划。系统的总体设计必须保证系统内部参-〕设计计算的数据流动畅通,设计模块间的耦合 性小,保证用户界面双向信息的正常流动并具有良好的可扩展性和易维护性。根据这些设计原则建立的插齿刀CAI）系统结构框架如图2所示。————Lngl生成CAD文件工装、公差叁＆数据库————@ 图2 插齿刀CAD系统总体框架 2,系统功能模块 本系统采用模块化的编程思想,根据系统总体柞架对系统功能进行分解,使各功能模块尽可能细化, 拯大限度地减小模块间的耦合性,增强软件的可移植性。可扩充性和可维护性。根据系统总体规划和模块划分原则,系统设置的主要功能模块如下。 l）用户界面管理模块 该模块包括系统菜单、视窗及各类对话框等,主要功能为管理插齿刀设计时的人机交互信息交流,可完成设计方案的基本功能和软件管理工作,并提供进人其它模块的人口。 2）设计模块 为系统核心模块之一,主要功能是根据加工齿形参数对插齿刀几何尺寸进行校验,进行插齿刀齿形参 数及加工工艺参数设计,并巨在保证加工工艺性的前提下确定插齿刀的结构参数和基本尺寸3）图形处理模块该模块可根据设计计算出的插 SKMguWNtofN齿刀齿形参数和结构参数绘制出插齿刀加工图样和编制工艺卡片,供插齿刀加工使用和设计资料存档。 4）数据库管理模块 该模块主要功能为管理在设计计算中产生的大量设计数据及需要调用的刀具设计手册数据。以便对设 计数据进行高效、安全的管理和操作,从而提高系统的开发效率。此软件采用VB中的ACtiVeX控件中的ADO来实现数据库的连接。 除上述主要模块之外,本系统还有打印模块:以完成插齿刀参数设计结果、零件图样和工艺卡片的打印输出2帮助模块:用HTML help workshop制作的帮助系统为用户提供该软件使用的详细说明。 三、用户界面设计及使用 插齿刀设计过程中,需要进行图形显示、打印、存储等工作,因此在界面设计中应将设计数据结果与 图形处理有机结合,使界面能提供图文并茂的设计过程及设计结果,保证人机交互信息的顺畅流动,使设计者操作方便、直观易学。 1.插齿刀齿形和结构参数计算 在插齿刀设计系统的主界面下选择要设计的刀具类型并输人基本设计信息,即进人设计参数输人及计 算界面,参数的输人有两种途径:一种是系统已存的参数,通过在屏幕上交互式提示需要输人的参 数,供用户选择;另一种是通过交互式提示,人工输人参数。用户每输人一个参数,系统都会提供 一个帮助对话框,说明该参数的取值范围,用户输人后,系统自动进行循环计算并且检验计算结果 ,以便进行下一步计算。在整个设计过程中,部分参数（有默认值提示）可根据企业自身设计能力和生产工艺状况进行调整,确认后点击“设计计算”控件,计算机将自动显示计算结果。 2.VBty Alltof:AD的图形接口及图样生成 本系统采用参数化绘图,通过编程实现具体图形参数化。系统采用AStolisp语言作为参数化 图形生成的编程语言,根据插齿刀图形库提供的刀具廓形及结构等相关数据,通过DXF文件,在 VB中直接调用Ail-tOCAD的有关命令,实现插齿刀零件图样的自动绘制和标注。利用V B6.0与AuoCAD图形交换文件I）Xtj进行联接生成CAI>文件是本系统的主要设计 思想。DXF文件是一种具有专门格式的顺序文件,它以数据形式来描述图形文件的各种信息。由 于系统需要设计的插齿刀规格各异,在每次生成图样时都需要进行重新建构实体,而利用CAD图 形标准数据交换格式DXF文件,能很容易实现资源共享,不需重复建构实体。当然仅仅通过DX F文件接口难以实现自动化绘图,须辅以SCR文件（AlltOCAD系统内部命令集）和hP 文件阴】ntOCAD内嵌的AUtolisp表处理语言编写的可执行文本文件）。基于DXF 文件的自动化绘图实现步骤为:用VB高级语言设计出插齿刀主要齿形和结构尺寸参数,
自动生成 DXF文件,激活并进人Allt。CAD,执行预编制的SCR文件,然后打开原形文件,调用 hP文件自动生成DWG图形文件并作进一步处理。在插齿刀图样设置界面上选择修改技术条件和工件主要参数等标注数据。用户也可以根据要求在设置表格上重新输人。确认后就可以打印输出图样或生成CAD文件。 3.插齿刀工艺文件的生成和打印 插齿刀的加工工艺卡片是落实具体生产任务的技术文件。系统中按工艺类型分别建立公差、工装参数 数据库,采用开放式数据库管理技术,可直接对公差、工装参数数据库进行增加、删除和修改等操作。 在设计计算完成后,选择点击“图纸工艺”控件进入插齿刀工艺文件生成和打印模块,由于插齿刀种 类有限,标准工艺规程的类别也较少,可根据企业生产能力和插齿刀种类制定标准工艺文件,设计 时直接调用。对于需要修改的项目,在插齿刀工艺生成界面上,用户可根据具体情况更改表中相应的工艺项以形成完整的工艺规程文件。确定无误后即可直接打印或生成CAD文件保存在系统中。 四、结论 本CAD系统利用VB事件驱动的编程机制及新颖的可视化设计工具而编制出在Windows环境 下功能强大、图形界面丰富、并易于扩展的插齿刀设计系统,通过友好的界面,交互式的提示形式 实现插齿刀的参数优化设计,并采用开放式数据库系统对设计参数和图样工艺进行管理。操作者只 需输人相应的原始设计参数,系统将在后台完成设计参数计算、图样和工艺卡片自动生成的整个过 程,从而有效地缩短了设计周期,提高了设计精度,实现了插齿刀设计自动化。面向VB环境的插齿刀CAD系统@曾孟雄$三峡大学机械与材料学院!宜昌443002
@吴海华$三峡大学机械与材料学院!宜昌443002
@思海兵$三峡大学机械与材料学院!宜昌443002
@曾涛$汉江工具有限责任公司!汉中723002
插齿刀;;DXF文件;;CAD介绍面向VB 环境的插齿刀CAD系统的构成及主要模块功能。该系统可对插齿刀的齿形及结构参数进行设计计算,并将结果