本文探討研究了SolidWorks平臺(tái)下的機(jī)夾可轉(zhuǎn)位刀具智能裝配相關(guān)內(nèi)容。
1引言
1.1機(jī)夾可轉(zhuǎn)位刀具發(fā)展背景及定義
國(guó)內(nèi)外生產(chǎn)實(shí)踐結(jié)果表明，刀具技術(shù)的變革，新型高效刀具、刀具系統(tǒng)的開發(fā)與應(yīng)用，是提高機(jī)械加工工藝水平的主要措施之一，而現(xiàn)代金屬切削刀具的一個(gè)新系列--機(jī)夾可轉(zhuǎn)位刀具，是普遍提高通用切削機(jī)床和數(shù)控機(jī)床切削效率及產(chǎn)品質(zhì)域的行之有效的刀具。80年代末期切削刀具由單功能向多功能、刀具系統(tǒng)發(fā)展，刀具結(jié)構(gòu)由整體式、焊接式向機(jī)夾可轉(zhuǎn)位結(jié)構(gòu)擴(kuò)展，其產(chǎn)值已占刀具總產(chǎn)值的35%，到21世紀(jì)的今天已成為切削刀具的主體型式。
可轉(zhuǎn)位刀具就是將預(yù)先加工好的，并帶有若干個(gè)切削刃口及一定幾何參數(shù)的多邊形刀片，用機(jī)械夾固方法將其夾緊在刀體上的一種刀具。"可轉(zhuǎn)位刀片"是在一個(gè)刀片上，首先必須具備二個(gè)或二個(gè)以上有相同幾何參數(shù)與相同結(jié)構(gòu)材料的切削刃，并在直角坐標(biāo)系或極坐標(biāo)系中各切削刃具備轉(zhuǎn)位互換的對(duì)稱性;當(dāng)從事切削工作的切削刃失效后，刀片經(jīng)轉(zhuǎn)位即可使未經(jīng)使用的新切削刃處于原工作切削刃空鬩位置，并具備實(shí)施相同切削功能的能力。
1.2機(jī)夾可轉(zhuǎn)位刀片裝配特點(diǎn)
根據(jù)切削工件的切削方式和加工尺寸、工藝的不同，可轉(zhuǎn)位刀片的牌號(hào)選用，刀槽的位置和刀片安裝角度也各不相同，裝配后會(huì)形成不同的切削角度。以車削可轉(zhuǎn)位刀刀片而言，刀槽設(shè)計(jì)還需遵循"三小一高"原則，機(jī)夾定位方式也有多種。刀槽的生成和刀片的定位安裝方式以及刀片定位附件的多少?zèng)Q定裝配的復(fù)雜度。鏜孔加工的刀槽型式和機(jī)夾固定方式相對(duì)簡(jiǎn)嗥，因此本文主要以鏜孔加工的機(jī)夾可轉(zhuǎn)位刀片的裝配為例，介紹實(shí)現(xiàn)智能裝配的方法。
2智能裝配的實(shí)現(xiàn)方法
2.1相關(guān)定義
SolidWorks裝配配合分為：標(biāo)準(zhǔn)配合和高級(jí)配合。標(biāo)準(zhǔn)配合下有角度、重合同心、距離、平行、垂直和相切配合。所有配合類型會(huì)始終顯示在Property Manager中，但只有適用于當(dāng)前選擇的配合可供使用。高級(jí)配合下有凸輪、齒輪、限制、對(duì)稱及寬度配合。SmartMates(智能配合)：可以自動(dòng)建立某些類型的配合關(guān)系，主要是標(biāo)準(zhǔn)配合。
(1)通過從打開的零件窗口按指定的方式拖動(dòng)零件，您可以在將零件插入裝配體中時(shí)建立配合關(guān)系。用于拖動(dòng)的實(shí)體決定所添加的配合類型。包括(基于幾何體的配合、基于特征的配合和基于陣列的配合)。
(2)在零件文件中指定一個(gè)配合參考。當(dāng)從文件中插入零件時(shí)，配合參考確定用于配合的實(shí)體。為刀片和刀槽裝配前添加一定的配合關(guān)系，零件調(diào)入裝配時(shí)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)配合。
SmartComponents(智能零部件)：在SolidWorks中利用"智能扣件"添加Toolbox標(biāo)準(zhǔn)件螺栓或螺釘時(shí)。不會(huì)自動(dòng)添加螺母和墊圈，需要在智能扣件PropertyManager中給頂部層疊或底部層疊添加硬件，并設(shè)置零件的反轉(zhuǎn)。現(xiàn)將可轉(zhuǎn)位刀片制作成智能零部件，裝配時(shí)插入智能特征也可以方便的實(shí)現(xiàn)刀片附件的安裝導(dǎo)入，對(duì)于不同于螺栓、螺母、墊圈的非同軸裝配的可轉(zhuǎn)位小刀夾也可實(shí)現(xiàn)。
2.2系統(tǒng)流程框圖
系統(tǒng)流程框圖，如圖l所示。
2.3實(shí)現(xiàn)裝配的實(shí)例
2.3.1刀桿刀片槽的生成
如圖2所示，刀片槽底面與右基準(zhǔn)面平行，刀片槽的位置主要由三個(gè)方面決定：
(1)與刀槽定位平面的偏心距離，決定刀片偏心;
(2)徑向位置由加工孔徑d和刀片尺寸(刀片型號(hào)中可以直接讀取)和安裝角度決定;
(3)軸向位置由刀具整體裝配時(shí)的懸臂長(zhǎng)度決定。
根據(jù)以上的關(guān)系可以添加相應(yīng)的方程式確定刀片槽中心的位置，添加一個(gè)草圖標(biāo)出刀片槽的中心插入點(diǎn)。運(yùn)行刀片槽生成模塊，界面如圖3所示。選取需要的刀片牌號(hào)后，單擊確定，系統(tǒng)會(huì)提示選擇刀片槽中心，即可選擇上述草圖中的插入點(diǎn)。程序?qū)?zhí)行API函數(shù)建立刀片槽的各個(gè)特征，并添加刀片槽的特征屬性。
2.3.2刀片庫(kù)的建立
根據(jù)相關(guān)可轉(zhuǎn)位刀片選用樣本用系列零件設(shè)計(jì)表建立刀片的參數(shù)化模型庫(kù)，將每一項(xiàng)配置屬性設(shè)置成該類型刀片的牌號(hào)。按照樣本中指定規(guī)格調(diào)用Toolbox標(biāo)準(zhǔn)件庫(kù)中的內(nèi)六角凹頭螺釘進(jìn)行裝配。
并將刀片生成智能零部件(SmartComponents)，將刀片壓緊螺釘沒成相火零件。操作方法參見SolidWorks幫助文件。
2.3.3 SmartMates的設(shè)置(配合參考)
如表l所示，設(shè)置刀片槽與刀片的配合參考。當(dāng)?shù)镀徽{(diào)入裝配體時(shí)，會(huì)在刀片槽上方自動(dòng)添加配合關(guān)系，如圖4所示。采用的相關(guān)API函數(shù)如下：
運(yùn)行"刀片裝配"菜單，首先提示："選擇刀片槽"，當(dāng)鼠標(biāo)選擇相應(yīng)的刀片槽后，程序獲得刀片槽的特征說明信息，獲取刀片的型號(hào)。保存當(dāng)前選擇的實(shí)體信息。
利用ADO連接可建立與F：LProgram FilesCommonFilesSolidworksDatalangEnglish、SWBrowser.mdb的連接(根據(jù)SolidWorks安裝路徑?jīng)Q定)，通過SQL查詢語(yǔ)句查詢用戶自行添加的"可轉(zhuǎn)位刀具-TYPE-可轉(zhuǎn)位刀片"表中的"Name"列中的"Tc.."和"FileName"列中的文件路徑，打開該文件，并激活相應(yīng)的配置。相關(guān)API函數(shù)如下：
刀片插入裝配時(shí)，與刀槽之間自動(dòng)添加裝配配合。再自動(dòng)添加刀片的智能特征，刀片壓緊螺釘將自動(dòng)實(shí)現(xiàn)裝配，如圖5所示。
2.3.5刀片槽的修改及刀片的更新
當(dāng)需要改變加工直徑或更換刀片型號(hào)時(shí)，刀片槽的位置和大小都要改變，刀片需作相應(yīng)的變化。將刀片槽中心定位的草圖尺寸參數(shù)變鼉化，同時(shí)將刀片槽牛成特征的相關(guān)尺寸參數(shù)變量化，可以方便的編輯刀片槽。刀片的更新可以手動(dòng)改變刀片屬性中的配置，也可以運(yùn)行菜單中的"刀片更新"，重新讀取刀片槽信息，激活刀片的相應(yīng)配置。(部分代碼如下)
3結(jié)論
通過SolidWorks軟件裝配體中零件智能裝配的研究，提出了一種可轉(zhuǎn)位刀具智能調(diào)用并且實(shí)現(xiàn)自動(dòng)裝配的方法，減輕了刀具設(shè)計(jì)人員三維建模與裝配時(shí)的重復(fù)工作，提高了設(shè)計(jì)效率。進(jìn)一步推廣到其他型式的可轉(zhuǎn)位刀具及附件的零件庫(kù)：將有效提高刀具開發(fā)效率。