絲錐是一種常用的切削刀具。許多中小尺寸螺紋孔的粗精加工都離不開(kāi)它。實(shí)際生產(chǎn)中，絲錐的耐用度比較低，為了使用有限元方法探索提高其耐用度的途徑，必須建立精確的絲錐模型。但因其切削角度較多，螺旋線生成復(fù)雜，Autocad等普通軟件無(wú)法實(shí)現(xiàn)，絲錐規(guī)格較多時(shí)，每一種規(guī)格都要重新繪制，效率低下。SolidWorks實(shí)體設(shè)計(jì)軟件具有獨(dú)特的實(shí)體掃描、放樣功能，能夠?qū)崿F(xiàn)復(fù)雜零件的智能化設(shè)計(jì)。利用其"尺寸驅(qū)動(dòng)"的強(qiáng)大特點(diǎn)，只需在某一型號(hào)基礎(chǔ)上，通過(guò)相關(guān)參數(shù)的更改就可以快速形成新的零件，實(shí)體設(shè)計(jì)效率大為提高。

　　1 SolidWorks軟件特點(diǎn)

　　該軟件是美國(guó)SolidWorks公司的產(chǎn)品，相對(duì)于二維CAD軟件來(lái)說(shuō)，有許多優(yōu)點(diǎn)。其中之一就是它能真正體現(xiàn)出設(shè)計(jì)者的設(shè)計(jì)意圖，擺脫了二維CAD軟件純粹繪圖的作用，是目前機(jī)械設(shè)計(jì)的發(fā)展方向[1]。在SolidWorks中，無(wú)論是草圖、特征或者裝配中的尺寸，都是"驅(qū)動(dòng)"的作用，是所標(biāo)注對(duì)象的幾何數(shù)據(jù)庫(kù)的內(nèi)容，而不是對(duì)所標(biāo)注對(duì)象的"注釋"。而且驅(qū)動(dòng)尺寸始終與標(biāo)注對(duì)象關(guān)聯(lián)[2]。

　　SolidWorks有很強(qiáng)的三維造型功能。它利用拉伸、旋轉(zhuǎn)、掃描、放樣和加厚度等特征造型技術(shù)生成形體[3];通過(guò)系列零件設(shè)計(jì)表，可實(shí)現(xiàn)系列零件設(shè)計(jì);通過(guò)三維和二維設(shè)計(jì)之間的"全相關(guān)"設(shè)計(jì)特點(diǎn)，可自動(dòng)生成已有零件和部件的工程視圖。使得設(shè)計(jì)人員可以更加專(zhuān)注于"構(gòu)思和設(shè)計(jì)"。

　　2 M24絲錐實(shí)體造型過(guò)程

　　2.1 M24絲錐結(jié)構(gòu)分析及實(shí)體造型構(gòu)思

　　由于絲錐切削部分主要由螺旋切削刃構(gòu)成。為了排屑方便，同時(shí)形成適宜的切削角度--前角，通過(guò)在軸向均勻分布的圓弧槽構(gòu)成容屑槽，同時(shí)產(chǎn)生前角。因此該刀具的切削刃是斷續(xù)的螺旋線。切削刃后部是圓柱形柄部。為了加工時(shí)機(jī)床或者手動(dòng)夾持方便，通常具有方頭尾部。

　　從上述結(jié)構(gòu)特點(diǎn)可見(jiàn)：切削部分的造型是整個(gè)造型的難點(diǎn)，必須充分考慮螺旋線和容屑槽的生成過(guò)程及順序。為了降低造型難度，先通過(guò)掃描的方式生成螺旋槽，然后在端面上構(gòu)建容屑槽斷面草圖，并進(jìn)行帶引導(dǎo)線的放樣、圓周陣列，最后生成比較簡(jiǎn)單的柄部及尾部。

　　2.2 M24絲錐造型過(guò)程

　　首先通過(guò)拉伸的方式建立切削部位初始圓柱面。在圓柱面上創(chuàng)建螺旋線草圖以及螺紋槽剖面草圖，如圖1所示。

　圖1 掃描路徑及輪廓　

　圖2 螺旋槽形成圖

　　在已經(jīng)生成的切削部分的端面上根據(jù)容屑槽尺寸建立圖3所示草圖，并且經(jīng)"拉伸切除"操作后，得到一條容屑槽。

　　圖3 絲錐容屑槽的生成　　

　　切削部位完成后，通過(guò)進(jìn)一步的"拉伸"操作建立柄部以及尾部特征，中間穿插完成容屑槽在柄部的自然過(guò)渡，該過(guò)程采用"放樣"特征實(shí)現(xiàn)，如圖5所示。

　　最終完成的絲錐模型如圖6所示。

　　上述創(chuàng)建過(guò)程是完全按照M24絲錐的各部尺寸創(chuàng)建的，如果有限元分析過(guò)程中，需要其他尺寸的絲錐模型，僅需要退回到建模的起點(diǎn)位置設(shè)置相關(guān)的參數(shù)，更改相關(guān)草圖尺寸以及拉伸、切除、掃描、放樣等特征參數(shù)值，即可比較容易的滿足設(shè)計(jì)要求。如果為了創(chuàng)建刀具庫(kù)等標(biāo)準(zhǔn)化、大規(guī)模的操作，則可以使用SolidWorks為用戶開(kāi)放的二次開(kāi)發(fā)接口VBA以及參數(shù)化設(shè)計(jì)方法，編制一個(gè)簡(jiǎn)單的程序，在需要某種規(guī)格時(shí)輸入相應(yīng)的參數(shù)即可實(shí)現(xiàn)。

　　4 結(jié)語(yǔ)

　　利用SolidWorks軟件進(jìn)行絲錐實(shí)體設(shè)計(jì)，方便快捷。對(duì)于外形相似、規(guī)格不同的絲錐，可謂"一勞永逸"，對(duì)于所有復(fù)雜刀具設(shè)計(jì)、制造行業(yè)來(lái)說(shuō)，提供了一種便捷的解決方案;對(duì)于實(shí)現(xiàn)CAD/CAM/CAE等一體化工程，也提供了可靠的、一致性較強(qiáng)的模型。