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基于SolidWorks的M24丝锥实体造型
0 引言
丝锥是一种常用的切削刀具。许多中小尺寸螺纹孔的粗精加工都离不开它。实际生产中,丝锥的耐用度比较低,为了使用有限元方法探索提高其耐用度的途径,必须建立精确的丝锥模型。但因其切削角度较多,螺旋线生成复杂,Autocad等普通软件无法实现,丝锥规格较多时,每一种规格都要重新绘制,效率低下。Solid24丝锥实体造型过程
M24丝锥结构分析及实体造型构思
由于丝锥切削部分主要由螺旋切削刃构成。为了排屑方便,同时形成适宜的切削角度--前角,通过在轴向均匀分布的圆弧槽构成容屑槽,同时产生前角。因此该刀具的切削刃是断续的螺旋线。切削刃后部是圆柱形柄部。为了加工时机床或者手动夹持方便,通常具有方头尾部。

从上述结构特点可见:切削部分的造型是整个造型的难点,必须充分考虑螺旋线和容屑槽的生成过程及顺序。为了降低造型难度,先通过扫描的方式生成螺旋槽,然后在端面上构建容屑槽断面草图,并进行带引导线的放样、圆周阵列,最后生成比较简单的柄部及尾部。
M24丝锥造型过程
首先通过拉伸的方式建立切削部位初始圆柱面。在圆柱面上创建螺旋线草图以及螺纹槽剖面草图,如图1所示。扫描轮廓垂直于扫描路径并且位于扫描路径的起点。据此参数完成切削部螺旋槽,如图2。

图1 扫描路径及轮廓
图2 螺旋槽形成图
在已经生成的切削部分的端面上根据容屑槽尺寸建立图3所示草图,并且经拉伸切除操作后,得到一条容屑槽。

图3 丝锥容屑槽的生成
选择圆柱面的轴心建立基准轴1,对容屑槽进行圆周阵列,得到图4所示切削部位模型。

图4 丝锥切削部分
切削部位完成后,通过进一步的拉伸操作建立柄部以及尾部特征,中间穿插完成容屑槽在柄部的自然过渡,该过程采用放样特征实现,如图5所示。

图5 放样生成柄部容屑槽
最终完成的丝锥模型如图6所示。

图6 完整丝锥模型
3 公称直径变化后丝锥模型的创建方法
上述创建过程是完全按照M24丝锥的各部尺寸创建的,如果有限元分析过程中,需要其他尺寸的丝锥模型,仅需要退回到建模的起点位置设置相关的参数,更改相关草图尺寸以及拉伸、切除、扫描、放样等特征参数值,即可比较容易的满足设计要求。如果为了创建刀具库等标准化、大规模的操作,则可以使用Solid/CAE等一体化工程,也提供了可靠的、一致性较强的模型。

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