圆体成形车刀工作部分设计模块毕业设计.docx
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圆体成形车刀工作部分设计模块毕业设计
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1.绪论
1.1论文研究背景及意义2
1.2CADCAM技术发展综述3
1.3论文研究的主要内容5
2.开发工具的选择
2.1开发平台的选择7
2.2开发工具的选择7
3.系统开发
3.1系统总体设计11
3.2计算机辅助设计系统11
3.3工作部分设计模块12
3.3.1参数画图13
3.3.2校准部18
3.3.3分屑槽19
3.3.4容屑槽19
3.3.5尺寸标注自动生成模块错误！
未定义书签。
3.4技术要求自动生成模块20
3.5.标题栏自动生成模块23
3.5.1标题栏自动生成原理及实现23
3.5.2标题栏的创建24
3.6校核部分27
4.应用实例
5.结论
5.1本文研究的主要结论…..............................................................................................39
5.2本文研究展望…..........................................................................................................39
参考文献36
致谢37
附录..............................................42
毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明
原创性声明
使用授权说明
学位论文原创性声明
本人郑重声明：
所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。
除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。
对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。
本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。
1.绪论
1.1论文研究背景及意义
随着CAD技术的发展，工程师们已经习惯的二维设计正在被三维设计所取代，这一过程可称为设计方法的一场革命。
工程师们将不再受从二维工程图开始设计并表现设计思想的束缚，可能在不久的将来由蒙日创立的画法几何将退出历史的舞台，尽管目前许多设计人员，特别是老一代的设计人员还难以放弃，但CAD技术的发展使设计人员不得不这样做。
人们也不要惋惜，因为蒙日当时没有比用二维图纸并采用画法几何原理来记录和交流的设计思想更好的手段。
那么这个工具将彻底使我们从前些年的二维CAD“甩图版”工程，提升到一个更高的层次，还设计的本来面目，真正体会到CAD带来的巨大进步。
拉削是利用多刀齿的拉刀对工件进行切屑加工。
拉刀作为一种复杂、高效刀具，被广泛应用于大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，将直接影响工作效率、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，不能够有效的利用现代科学技术成果。
随着计算机技术的发展，将其引入拉刀领域中来解决常规刀具设计所存在的一系列问题具有普遍意义。
通过开发拉刀CAD系统，很大程度上提高了拉刀的设计效率，使拉刀设计、制造成本得到有效降低并较好地解决了常规拉刀设计所存在的周期长、标准化程度低、优化性差、难管理较混乱的局面，并为其它刀具系统开发奠定了基础，具有一定的指导意义，对工程实际应用也具有较好的借鉴和作用。
1.2CADCAM技术发展综述
随着现代工业文明的发展，越来越多的企业对工业产品的外形和内部结构的要求越来越高，产品更新的速度越来越快，传统的手工制图已经不能满足现代企业的要求。
计算机辅助设计技术的引进是近代工业史上的一次革命，它显著的提高了制图速度和制图的质量，缩短了新产品设计开发的时间。
AutoCAD是计算机辅助设计工具的一种，它是美国Autodesk公司在1982年12月开发出来的AutoCAD软件是计算机辅助设计与绘图相结合的综合软件,从第一版AutoCADR1.0起，经历了若干次升级，现已达到AutoCAD2007。
在AutoCAD14版中，Autodesk首次包括了Microsoft的VisualBasicforApplications（VBA）.将AutoCAD和VisualBasic的功能结合在一起，可以创建非常好的定制应用程序，从而在使用AutoCAD执行当前任务时，可以在很短的时间内创建出正常情况下需要好几个小时才能完成的图形。
经过三十多年的发展，CAD技术得到了迅速普及，已成为电子信息技术的重要组成部分．CAD技术使产品的内容和方式发生了根本性变革，这一技术已成为工业发达国家保持竞争优势，开拓市场的主要技术手段．1989年，美国国家工程科学院将CAD技术评为人类25年间（1965～1989）当代十项最杰出工程技术成就之一。
CAD技术之所以在短短的三十年发展如此迅速，是因为它几乎推动了一切领域的设计革命，彻底的改变了传统的手工绘图的方式，极大的提高了产品开发的速度，提高了设计精度．这一新技术的应用将使人类的聪明才智和创造能力与计算机高速而精确的计算能力、大容量的储存和数据处理功能结合起来，是两者相得益彰。
CAD技术的发展与应用水平成为衡量的科学技术现代化和工业现代化的重要标志之一。
近几年来，随着计算机技术的飞速发展，CAD技术已由发达国家向发展中国家扩展，而且发展的势头非常迅猛．我国政府部门十分重视这一技术，已经和科技界、工业界一起把CAD技术的应用推广当作一件大事来抓，如果国家科工委实施了CIMS工程和CAD应用工程，组建了全国性的CAD培训网络；机械工业部把1997年定位“AD推广年”将CAD推广工作作为重中之重项目，目前正在组织实施“AD应用1550工程”。
很多大中型甚至小型企业都在努力引进这一新技术，以提高企业自身的技术素质，增强产品在国内外市场上的竞争能力．另外，CAD教学也得到了个高校的普遍重视．要想全面推广普及CAD技术，提高我国的整体技术水平．
为了拓宽AutoCAD的运用领域，从1993年夏季起，Autodesk公司已设计自动化为主题，相继推出了极具应用价值的软件群体，包括3DMAX、AutoCAD、DesignerAutosurfAutoCAD、DataExtensionAuto、VisionAnimatorStudioAutoCAD、MAPMechanicalDesktop（MDT）.这些将在AutoCAD中得到很好的发挥，AutoCAD也将会越来越强大。
为了适应21世纪的制造模式，CADCAM集成系统关键技术主要有:
1集成化技术
在过去制造系统中仅强调信息的集成，这是不够的，现在更强调技术、人和管理的集成。
在开发制造系统时强调多集成的概念，即信息集成，智能集成，串并行工作机制集成，资源集成，过程集成，技术集成及人员集成，这更适合未来制造系统的需求。
2智能化技术
应用人工智能技术实现产品生命周期（包括产品设计、制造、发货、支持用户到产品报废）各个环节的智能化，支持生产过程（包括组织、管理、计划、调度、控制等）各个环节的智能化，也要实现人与制造系统的融合及人在其中的智能的充分发挥。
3网络技术
4分布式井行处理智能协同求解技术
该技术实现制造系统中各种问题的协同求解，获得系统的全局最优解，实现系统的最优决策。
5多学科多功能综合产品设计技术
机电产品的开发设计不仅用到机械科学的理论与知识（力学、材料、工艺等），而且还用到电磁学、光学、控制理论等，不仅要考虑技术因素，还要考虑经济、心理、环境、卫生及社会等方面因素。
机电产品的开发要进行多目标全性能的优化设计，以追求机电产品动静热特性、效率、精度、使用寿命、可靠性、制造成本与制造周期的最佳组合，研究重点是:
并行工程及CADCAPPCAMCAE一体化设计技术。
面向制造装配市场销售的并行设计和“鲁棒性”设计技术，产品效益及风险的并行评估技术等。
6综合可视化技术
是利用虚拟现实技术、多媒体技术及计算机仿真技术实现产品设计制造过程中的几何仿真、物理仿真、制造过程仿真及使用过程仿真。
采用多种介质来存储、表达、处理多种信息，融文字、语音、图像、动画于一体，给人一种真实感及身临其境感。
7人机环境系统技术
将人、机器和环境作为一个系统来研究，发挥系统的最佳效益。
研究的重点是:
人机环境的体系统结构及集成技术。
人在系统中的作用及发挥，人机柔性交互式技术、人机智能接口技术，清洁制造等。
这些主要关键技术随着21世纪先进制造技术的发展及新的生产模式的出现，会不断地对CADCAM集成系统提出新的要求，其关键技术内容会产生某些变化，但集成化、智能化、网络化及可视化仍然为CADCAM系统的发展的主要方向。
8海量信息的存储，管理和检索技术
随着CAD技术应用的深入，所涉及的各种信息越来越多，如何快速，有效地对海量信息进行存储、管理和检索，成为人们关注的焦点，传统的关系型数据库已难以适应日益增长的数据管理的要求。
9计算机安全技术
计算机己渗透到产品开发的各个环节，人们对计算机的依赖性也越来越大，可以说，计算机内设计结果和数据已成为企业的宝贵财富，一旦企业的计算机系统遭遇到破坏，就可能导致企业或行业的瘫痪甚至会影响到整个社会，随着市场竞争的激烈和知识产权意识的增强，使产品的设计信息具有保密性，因此，如何保证计算机以及其中产品数据的安全，是CAD技术应用中日益被人们所关注的重要问题。
1.3论文研究的主要内容
通过对拉刀传统设计和制造技术分析，在对基于特征的参数化技术和交互式绘图技术的综合运用的基础上，采用面向对象的模块化编程技术对AUTOCAD进行二次开发实现拉刀辅助设计设计。
并利用VBA软件对设计进行代码的编制，最终系统以宏的形式集成于AUTOCAD环境之下，在AUTOCAD平台下即可实现系统的设计、生成二维工程图，实现系统开发的自动化和交互化。
为了实现这个目标，本文围绕建立圆孔拉刀设计平台展开深入地研究，主要研究内容如下:
1分析拉刀工作部分的设计过程，选取相关数据并建立设计流程，实现拉刀工作部形分的结构尺寸设计计算自动化。
2根据拉刀工作部分的结构尺寸，在AUTOCAD的环境下生成拉刀的设计图形，以直观地反映设计结果，为评价和分析设计提供支持。
3研究利用VBA开发工具，实现由拉刀自动生成符合机械制图要求的二维工程技术图样的功能。
2.开发工具的选择
2.1开发平台的选择
CAD系统软件包括CAD设计软件、CAE分析软件、CAM数控加工软件、CAPP工艺软件、PDMPLM协同管理软件等。
目前，在我国市场上销售的各类CAD软件中，最有代表性的CAD系统是美国Autodesk公司开发的具有三维功能的通用二维CAD绘图软件AutoCAD，是当前最普及的二维CAD平台软件之一。
此外，还有CATIA、UG（全称Unigraphics）、ProE（全称ProENGINEER）、SolidWorks、ANSYS、ADAMS等大型集成化的国外CAD软件以及具有自主知识产权的国产知名品牌软件CAXA。
同时，CAD又分为工作站式和微机式。
工作站式的功能强大，更专业，但价格昂贵。
微机式功能上稍显劣势，但现在高端配置的微机性能已远远超过原来的工作站，并已接近现在的低档工作站性能，微机已有很好的运算和图形处理能力，能胜任二维绘图工作和一般的三维CAD和CAECAPPCAM工作，价格的低廉更是非常的适合个人实际使用。
所以在本次设计中，使用的设计平台选为微机式AutoCAD平台。
2.2开发工具的选择
AutoCAD的二次开发主要涉及以下内容：
（1）编写各种用户自定义函数并形成若干LISP、ARX、VLX或ADS文件，以及一些DCL文件。
（2）建立符合自己要求的菜单文件，一般可在AutoCAD原菜单文件内添加自己的内容，对于AutoCAD2000版本还可增加部分菜单文件，然后经交互方式加入到系统中去。
（3）在系统的AutoCAD.LSP或类似文件中加入某些内容以便进行各种初始化操作，如在启动时立即装入一些文件等。
（4）通过系统对话框设置某些路径。
这些操作在程序开发成功后向其它AutoCAD系统上安装应用，特别是需要大批安装时，需要进行很多文件检索、内容增删、子目录创建、文件拷贝、系统设置等繁琐工作，如能令上述工作全部自动进行，使整个二次开发程序在无人干预的情况下嵌入系统，将大大提高工作效率。
AutoCAD荣登全球绘图软件的龙头宝座，主要是因为它具有开放的体系结构。
它允许用户和开发者采用高级编程语言对其进行扩充和修改，即二次开发，能最大限度地满足用户的特殊要求。
AutoCAD第一版于1982年11月由AutoDESK公司推出，目前大家广泛使用的是AutoCAD2000或2002，最新版本是AutoCAD2004，其二次开发语言及工具也在不断地涌现
1.AutoLISP
AutoLISP的全名是LISTProcessingLanguage，她出现于1985年推出的AutoCADR2.18中，是一种嵌入在AutoCAD内部的编程语言，是LISP原版的一个子集，它一直是低版本AutoCAD的首选编程语言。
它是一种表处理语言，是被解释执行的，任何一个语句键入后就能马上执行，它对于交互式的程序开发非常方便。
其缺点是继承了LISP语言的编程规则而导致繁多的括号。
2.ADS
ADS的全名是AutoCADDevelopmentSystem，它是AutoCAD的C语言开发系统，ADS本质上是一组可以用C语言编写AutoCAD应用程序的头文件和目标库，它直接利用用户熟悉的各种流行的C语言编译器，将应用程序编译成可执行的文件在AutoCAD环境下运行，这种可以在AutoCAD环境中直接运行的可执行文件叫做ADS应用程序。
ADS由于其速度快，又采用结构化的编程体系，因而很适合于高强度的数据处理，如二次开发的机械设计CAD、工程分析CAD、建筑结构CAD、土木工程CAD、化学工程CAD、电气工程CAD等。
3.ObjectARX
ObjectARX是一种崭新的开发AutoCAD应用程序的工具，她以C++为编程语言，采用先进的面向对象的编程原理，提供可与AutoCAD直接交互的开发环境，能使用户方便快捷地开发出高效简洁的AutoCAD应用程序。
ObjectARX并没有包含在AutoCAD中，可在AutoDESK公司网站中去下载，其最新版本是ObjectARXforAutoCAD2000，它能够对AutoCAD的所有事务进行完整的、先进的、面向对象的设计与开发，并且开发的应用程序速度更快、集成度更高、稳定性更强。
ObjectARX从本质上讲，是一种特定的C++编程环境，它包括一组动态链接库（DLL），这些库与AutoCAD在同一地址空间运行并能直接利用AutoCAD核心数据结构和代码，库中包含一组通用工具，使得二次开发者可以充分利用AutoCAD的开放结构，直接访问AutoCAD数据库结构、图形系统以及CAD几何造型核心，以便能在运行期间实时扩展AutoCAD的功能，创建能全面享受AutoCAD固有命令的新命令。
ObjectARX的核心是两组关键的API，即AcDb（AutoCAD数据库）和AcEd（AutoCAD编译器），另外还有其它的一些重要库组件，如AcRX（AutoCAD实时扩展）、AcGi（AutoCAD图形接口）、AcGe（AutoCAD几何库）、ADSRX（AutoCAD开发系统实时扩展）。
ObjectARX还可以按需要加载应用程序；使用ObjectARX进行应用开发还可以在同一水平上与Windows系统集成，并与其它Windows应用程序实现交互操作。
4.VisualLISP
5.VBA
VBA即Mcrosoftoffice中的VisualBasicforApplications，它被集成到AutoCAD2000中。
VBA为开发者提供了一种新的选择，也为用户访问AutoCAD2000中丰富的技术框架打开一条新的通道。
VBA和AutoCAD2000中强大的ActiveX自动化对象模型的结合，代表了一种新型的定制AutoCAD的模式构架。
通过VBA，我们可以操作AutoCAD，控制ActiveX和其它一些应用程序，使之相互之间发生互易活动。
VBA是非常流行的应用程序开发语言VASUALBASIC的子集，VBA简单易学，但功能强大。
利用AUTOCAD为设计平台，利用VBA对AUTOCAD进行二次开发。
通过VBA的强大编程功能讲设计做成设计模块，并利用AUTOCAD的强大图形输出功能将拉刀设计图输出。
下面对各种开发工具的优缺点进行分析、比较：
1AutoLISP具有以下优点：
（1）语言规则十分简单，易学易用；
（2）直接针对AutoCAD，易于交互；（3）解释执行，立竿见影。
AutoLISP的缺点是：
（1）功能单一，综合处理能力差；
（2）解释执行，程序运行速度慢；（3）缺乏很好的保护机制，源程序保密性差；（4）LISP用表来描述一切，并不能很好地反映现实世界和过程，跟人的思维方式也不一致；（5）不能直接访问硬件设备、进行二进制文件的读写。
AutoLISP的这些特点，使其仅适合于有能力的终端用户完成一些自己的开发任务。
2ADS优越之处在于：
（1）具备错综复杂的大规模处理能力；
（2）编译成机器代码后执行速度快；（3）编译时可以检查出程序设计语言的逻辑错误；（4）程序源代码的可读性好于AutoLISP。
而其不便之处在于：
（1）C语言比LISP语言难于掌握和熟练应用；
（2）ADS程序的隐藏错误往往导致AutoCAD，乃至操作系统的崩溃；（3）需要编译才能运行，不易见到代码的效果；（4）同样功能ADS程序源代码比AutoLISP代码长很多。
3ARX程序本质上Windows动态连接库（DLL）程序，与AutoCAD共享地址空间，直接调用AutoCAD的核心函数，可直接访问AutoCAD数据库的核心数据结构和代码，以便能够在运行期间扩展AutoCAD固有的类及其功能，创建能够全面享受AutoCAD固有命令特权的新命令。
ARX程序与AutoCAD、Windows之间均采用Windows消息传递机制直接通讯。
ARX的“暴露性”参数显示了用户编程错误的可能严重性。
尽管ARX在速度、暴露性、功能和要求使用上最强有力的，它也具有产生严重编程错误的潜在性，如破坏AutoCAD数据结构等。
4VLISP是AutoLISP的换代产品。
它与AutoLISP完全兼容，并提供它所有的功能，是新一代的AutoCADLISP语言。
VLISP对语言进行了扩展，可以通过MicrosoftActiveXAutomation接口与对象交互。
同时，通过实现反应器函数，还扩展AutoLISP响应事件的能力。
作为开发工具，VLISP提供了一个完整的集成开发环境（IDE），包括编译器、调试器和其他工具，可以提高二次开发的效率。
另外，VLISP还提供了工具用于发布独立的应用程序。
但它在速度、暴露性、功能和要求使用上比较弱，同时也存在编程错误的潜在性。
5VBA是基于ActiveXAutomation技术。
ActiveXAutomation是一套微软标准，以前称为OLEAutomation技术。
该标准允许通过外显的对象由一个Windows应用程序控制另一个Windows应用程序，这也是面向对象编程技术的精髓所在。
AutoCAD从R14开始增加了作为ActiveXAutomation服务器应用程序的功能，使得许多面向对象编译语言和应用程序可以通过ActiveX与AutoCAD进行通信，并操纵AutoCAD的许多功能。
所以VBA完全面向对象化编程的特点，使其开发环境具备了强大的开发能力和简单易用的优良特点，开发工具的选择也具有很大的灵活性。
经过上述个种工具的优缺点对比，选定VBA为本次二次开发设计的开发工具。
VBA语言于VB语言较为相似，学习简单、容易掌握，同时可以很好的利用它的面向对象化编程特征，可以较好的完成本次设计。
3.系统开发
3.1系统总体设计
本系统的总体功能目标是实现圆孔拉刀的参数化计算机辅助设计。
为实现这一目标，基于特征的参数化技术和交互式绘图技术的综合运用，采用面向对象的模块化编程技术对VB进行二次开发，实现圆孔拉刀的二维参数化CAD系统，并对拉刀进行强度分析和计算，最终要完成系统的集成，建立实用的拉刀设计平台，为拉刀的设计生产提供支持。
该系统由拉刀工作部分设计模块、校核模块两个基本模块组成。
各模块的功能相对独立。
拉刀结构图如下图3.1：
图3.1拉刀结构图
3.2计算机辅助设计系统
拉削是利用多刀齿的拉刀对工件进行切削加工。
拉刀作为一种复杂、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。
但其设计、制造难度较大，成本较高。
且长期以来拉刀的设计和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、不能有效地利用现在科学技术成果。
为此，使用计算机辅助设计可以大大的提高它的设计效率，并能输出好的设计方案。
随着计算机的发展和普及,使用计算机来进行辅助设计可以更好的促进刀具设计和机械设计的发展。
针对拉刀的设计，本人设计一个拉刀设计系统。
现把该系统的几个基本模块和几个关键技术作一个简介。
下图3.2为计算机辅助设计系统的组成,
图3.2计算机辅助设计系统
设计的题目为工作部分的设计模块和校核模块，所以本设计中只涉及到这二个模块，其它的模块通过软件连接，组成一个完整的计算机绘图系统。
3.3工作部分设计模块
拉刀的工作部分是拉刀的重要部分，工作部分设计模块分有以下输入框。
数据输入框是用户输入数据的各种文本框，用户可以将已知的拉刀相关数据输入对应的栏目。
数据输出框是将计算机计算的相关数据输入到对应的栏目。
它通过代码将数据输入框中用户输入的拉刀各项相关数据带入相应的公式，得出其它的设计所需的相关数据，并将得出的数据通过数据输出框直接面对用户。
使用时，将已知的拉刀相关数据输入对应的栏目，再点击确定按扭即可。
在参数化绘图模块中，其流程图如下图3.3：
图3.3拉刀设计流程图
工作部分包括下列两部分
（1）切屑部有若干刀齿，分粗切齿、过渡齿和精切齿，刀齿直径逐齿依次增大，它们起切屑作用，切去全部加工余量。
（2）校准部有几个校准齿其直径都相同，基本上等于拉屑后的孔径，它们起校准与修光作用，并作为精切齿的后备齿。
拉刀总长度是拉刀所有组成部分长度的总和，一般拉刀总长度为
L=（30～40）do
式中do——拉刀直径。
确定拉刀总长度时应考虑拉床工作范围及拉刀制造的可能性，若设计的拉刀太长，可设成两把以上的成套拉刀。
圆孔拉刀两端做有带保护锥的中心孔，作为制造与重磨时的基准。
3.3.1参数画图
以下是是设计拉刀过程的图框。
界面设计简单、明朗、雅观。
让人看了一目了然。
工作部分设计模块大量使用VBA中的控件。
其中各页面大量使用拉TEXT和LABEL控件,通过LABERL控件来对数据说明，利用TEXT控件来进行数据的输入、输出，直观、简便。
同时对控件的安放、大小进行拉精心的设计，使的界面也非常美观大方。
数据计算按钮则采用拉COMMAND控件，编入适当代码使得计算准确，设计符合
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