1、毕业设计开题报告 机械设计制造及其自动化 螺旋齿拉刀的计算机辅助设计 一、综述本课题国内外研究动态，说明选题的依据和意义 1.1 拉刀的发展状况 拉刀是一种高生产率的刀具，可用于加工机械零件上各种形状的通孔和外表面。它具有耐用度高、加工出的工件表面粗糙度低与精度高、生产率高、应用范围广等特点。目前拉刀及拉削的发展趋势主要是为了提高拉刀的加工效率、加工精度、刀具的稳定性和耐用度。 （ 1）改进拉刀的结构 改进拉刀的结构可提高生产率，延长拉刀的寿命并提高加工质量，如美国公司发展了一种装有横进给构件的变齿升量拉 刀，这种拉刀是由带弓形刀齿的镶块、凸轮轴和刀座组成，回程时弓形刀齿通过凸轮回转“即可调整
2、齿升量，直至四次拉削后又可恢复至原来位置，准备加工下一个零件，因此辅助时间减小，生产率提高。拉刀不再局限于简单内孔、内花键及平面加工，各种专用外轮廓精密成型拉削刀具如不等分精密外花键筒式拉削成型刀具及精密螺旋槽渐开线拉刀也应运而生。比如配以专用数控机床的复杂型面组合拉刀及车拉组合成型拉削刀具，能使某些汽车零部件的生产效率实现几十倍乃至上百倍的提高。 （ 2）采用新的拉刀材料和表面处理工艺 目前，在拉削高温合金等难加工材料中 ，通用的高速钢材料，拉削性能差刀具耐用度低，因此探索适用于制造拉刀的新刀具材料是非常重要的。 .目前桦槽拉刀已广泛采用了超硬高速钢来制造，新的拉刀材料为硬质合金、粉末高速和
3、涂层硬质合金、涂层技术和其它表面处理技术也在日益应用于拉刀上采用粉末冶金高速钢制成的拉刀如用粉末高速钢制成的拉刀拉削汽车转向轮的球形毅孔，其寿命比高速钢拉刀提高倍，还有采用巧粉末冶金高速钢制造的拉刀也广泛用于涡轮盘的桦槽拉削，拉削盘数是含钻熔炼高速钢的倍用氮化钦涂层的高速钢拉刀其寿命比未涂层高速钢拉刀提高倍采用氮化处理的拉刀能提高表面硬度提 高耐磨性能和耐粘屑性能，提高寿命倍采用硬质合金拉刀拉削一些难加工材料，可采用较高的拉削速度加工樟槽，使拉削效率和拉刀寿命大大提高 . (3 研究难加工材料的拉削 随着航空工业的不断发展，高温合金、钦合金等难加工材料日益广泛应用于航空发动机涡轮盘及压气机盘的
4、制造中，而桦槽的加工一般采用拉削加工。但在生产中常遇到不少问题，主要有拉刀耐用度低、易磨损和崩刃、工件表面质量差，出现鳞刺或尺寸精度达不到要求等。由于难加工材料的高温强度和硬度高、导热性差，使得刀具容易磨损以及加工硬化趋势强等，针对以上特点在拉刀几何参数的选择 ，新刀具材料的采用等方面，都需要进行探索和研究。 1.2 计算机辅助设计的发展状况 计算机辅助设计 (CAD)经过将近 50 年的发展，在工程设计和制造业中得到了广泛的应用。 从国外到国内相继出现了许多 CAD 应用软件及二次开发的软件。 这些专用软件多是面向科研、设计行业的应用而设计的，主要用于造型或曲面设计、计算分析等。 在以加工制
5、造为主的企业，设备、工装、夹辅具等的零部件的设计、测绘的工作相当繁重，现通过深入剖析了 AutoCAD 的实体数据结构，及对实体数据的操作寻求一种高质、高效而又实用的CAD 应用方法，摆脱交互 式命令的束缚，研究 CAD 的二次开发方法，开发了实用机械设计系统。 基础造型技术在 CAD 技术发展的初期， CAD 仅限于计算机辅助绘图，随着计算机软、硬件技术的飞速发展， CAD 技术才从二维平面绘图发展到三维产品建模，随之也就产生了三维线框造型、曲面造型以及实体造型技术。 而如今参数化及变量化设计思想和特征造型则代表了当今 CAD 技术的发展方向。 传统的 CAD 绘图软件都是用固定的尺寸值定义
6、几何元素，要进行图面修改只有删除原有的线条后重画，而新产品的打样设计不可避免地要进行多次的修改，进行零件形状和尺寸的综合协调、优化 ，而且大多数设计工作都是在原有设计基础上的改进。 随着 CAD 技术的不断发展和日益成熟以及各行业 CAD 应用的不断深入， CAD 标准化工作越来越显示出了它的重要性。 CAD 标准化工作 (DXF 格式、 IGES 格式及 STEP 标准 )为高新技术标准化的一部分，在 CAD 技术工作中占有很重要的位置，而其中 CAD 数据交换问题是 CAD广泛应用后各行业所面临的重要问题。 由于 CAD 数据的急剧膨胀， 而不同的 CAD 系统产生的数据文件又采用不同的数
7、据格式，甚至各个 CAD 系统中数据元素的类型也不尽相同， 这种状况潜在地阻碍了 CAD 技术的进 一步应用和发展。 1.3 计算机辅助设计在拉刀设计中的运用 拉刀是一种复杂、高效刀具，被广泛应用于大批量生产和一些其它方法难以加工的特型面的生产中。拉刀性能和质量的优劣，将直接影响加工效率、加工精度和表面质量。但是长期以来拉刀的设计与管理仍然采用手工设计和人工管理，造成了大量的重复性劳动，标准化程度低、设计优化性差、周期长、难管理、易混乱，不能够有效地利用现代科学技术成果。随着计算机技术的发展，将其引入拉刀设计领域中来解决常规刀具设计所存在一系列问题具有普遍意义。 二、研究的基本内容，拟解决的主
8、要问题： （ 1）研究的基本内容 1、根据题目的设计要求，确定系统设计方案； 2、利用 计算机辅助三维造型； 3、通过绘制三维造型绘制二维工程图。 （ 2）解决的主要问题 螺旋齿拉刀的参数化设计及其三维造型。 三、研究步骤、方法及措施 1) 熟悉和了解拉刀的现状和发展趋势； 2) 建立螺旋齿拉刀的数学模型； 3）完成螺旋齿拉刀三维 CAD 设计； 4) 编写设计说明书。 四、参考文献 1隋向东 . 基于 UG 的螺旋齿圆孔拉刀三维实体造型 .机械工程师 .2011 年第 2 期 . 2隋向东 . 螺旋齿拉刀的 CAD 设计及有限元分析 .山东大学 硕士学位论文 . 3张 捷，李建明，曾有亮，张
9、 志，陈 豹，陈 伟 .四川理工学院学报 .2005.(6). 4庞丽君，刘江波 .沈阳航空工业学院学报 .2009.(9) 5程志铭，轧 刚 .AutoCAD 二次开发实用机械设计系统的探讨 .机械管理开发 .2009 年第 24卷第 5 期 . 6王绍军 . 典型复杂刀具计算机辅助设计 .河北机电学院学报 .1989 年第 3 期 . 7康文利 . 花键拉刀 CAD 系统的设计 .华北电力大学 .2002 年第 36 卷 NO.6 8廖映华 . 基于 Pro/E 的圆孔拉刀智能 CAD 系统研究与开发 .制造业自动化 .2009 年第 31卷第 8 期 . 9林慧珠 ,杜存臣 ,吴 方 .计算机辅助设计的产生和发展 .化学工业与工程技术 .2001 年第22 卷第 2 期 . 10吴志宏 .计算机辅助设计综述 .鞍钢技术 .1991 年第 9 期 . 11尤再兴，黄景飞 . 螺旋拉刀的三维参数化设计 .工具技术 .2001 年第 35 卷 NO.11 12温花春 . 小孔径螺旋齿拉刀设计 .机械设计与制造 .2007 年第 1 期 .
