基构造构架在小参数齿轮刀具新型体系践行

　　滚刀外径的优化选择滚刀外径作为滚刀设计的一个重要参数，其大小的选取直接影响其它结构参数(如孔径、槽数等)的合理性、切削过程的平稳性、滚刀的精度和耐用度、滚刀制造的工艺性以及加工齿轮的表面质量等。

　　设计时采用产生式系统智能化地选取使用频率 的外径尺寸。产生式系统的基本要素包括综合数据库(即事实库)、规则库、推理机，其结构如所示。

　　产生式系统结构图图中事实库是由用户输入的已知条件事实、中间事实或者 结果，根据决定齿轮滚刀的外径尺寸的条件，该系统动态数据库中的初始事实如下表达：齿轮滚刀(模数、精度等级)。

　　规则库分为三个部分： 部分是规则序号，第二部分为条件部分，第三部分为结论部分。规则库中的规则示例：规则1：if精度等级=5or6，then外径=40规则2：if精度等级=7，then外径=40or32or25规则3：if精度等级=8，then外径=32or25规则4：if模数=010-08，then外径=25系统采用向前推理的推理方式，在模式匹配时将各规则的条件部分与事实库中的事实相匹配，如果完全匹配则取出该规则。由于规则推理的模糊性以及刀具外径的不 性，结果也是不 的。由于出现次数 多的结果所能满足的条件 多，故推荐选取该结果。

　　同时将产生式系统的基本原理也应用在滚刀表面光洁度、公差以及材料的选择上，系统智能化地应用已有或新加的规则，具有自学习的能力。

　　滚刀特征模型的建立通过对滚刀设计和制造中所需信息进行集成，包括描述滚刀的几何形状及其拓扑信息，有关滚刀材料、精度公差等设计信息以及刀具管理信息。同时遵循如下刀具划分原则：功能分析原则：根据产品实现的功能，将产品分解为多个具有独立子功能的子组件特征的集合，然后将子组件特征分解成元功能的零件特征的集合;数量 少原则：根据模型的特点，考虑建模的方便和计算机处理的速度，将模型分解成尽可能少的模型;与CAD软件造型方法相一致原则：即用Pro/E可以实现特征模型的建立。

　　基于以上原则，同时考虑Pro/E的造型能力，将小模数齿轮滚刀特征划分如下：(1)首先建立默认基准面特征。默认基准面特征是系统在默认位置产生的三个互相垂直的平面。

　　(2)建立滚刀的主特征。齿形特征即基圆柱特征，确定滚刀的外径及全长，作为主特征在其上建立其它辅助特征;轴特征采用用户自定义特征(UDF)方式建立，包括轴台、孔、内孔三部分特征。

　　(3)建立齿形特征中的辅助特征。先使用 特征中的螺旋扫描(HelicalSweep)建立轴向齿形，轴向齿距为螺距;再用切削法(Cut)剪切出容屑槽，在草绘面中体现切削部分、法向齿形尺寸，使用阵列Pattern(根据容屑槽数确定阵列参数)，将单个容屑槽环绕基圆柱阵列，即完成切削部分、法向齿形、容屑槽特征的建立。

　　(4)建立轴特征中的辅助特征。使用切削(Cut)切出孔与内孔，使用倒角(Chamfer)建立轴台倒棱。

　　小模数齿轮滚刀的特征分解4小模数齿轮滚刀特征模型参数化实现滚刀的特征信息在模型建立之后存储在支撑软件的内部工程数据库中，实现参数化后，用户通过交互界面选择出要建模的刀具，经过每一部分特征再生获得特定模型。

　　首先，在Pro/E的下拉菜单Setup中有Parameters选项，将滚刀中的尺寸参数存储到参数列表中，注意参数名的一致性。然后在Relation选项中，将图形的尺寸以变量参数的形式表示，同时允许建立与图形尺寸无关的变量作为中间运算参数进行变量运算。Relation选项为实现滚刀参数化提供了基础，滚刀建模过程中的许多参数都是在Relation中设定的，比如滚刀外径、槽数、孔径等等。

　　传统的参数化设计有两种：一是通过Pro/Engineer中的族表来实现。利用此功能，使用1个基准零件(GeneralPart)及一个族表(FamilyTable)即可代表无数相似的零件。要进行修改或创建新零件的时候，修改零件表或添加新数据即可。Pro/E会在单一数据库的驱动下，自动对模型进行相应的修改和生成。

　　另一种方法是通过Pro/E中的PROGRAM模块来实现。每一个设计的模型在PROGRAM模块中都有一个主要设计步骤和参数的列表，可以编辑该模型的设计列表使其作为一个程序来工作，实现参数化。参数的输入通过系统界面由用户自行输入。

　　由于小模数齿轮滚刀特征复杂、需要定义的参数太多，上述两种方法可能导致用户在操作时产生混淆。为避免过多的手工操作带来的失误和不便，增强智能性，本系统根据Pro/Engineer的参数功能建立设计参数以及关系式，在VC环境下开发Pro/Toolkit应用程序，由此检索出模型的设计参数，并根据数据库中存储的设计参数再生三维模型。其特点是人机交互界面智能化，用户只需选择建模刀具或者选取刀具特征，即可实现以特征为单元的参数驱动。

　　首先，初始化参数指针，使用ProParameterInit根据从数据库(SQLServer)中提取出的参数的指针存于类型为ProParameter指针数组中;通过各参数的指针调用ProParametervalueGet可获得类型为ProParamvalue的结构体变量。调用函数ProParametervalueSet完成设置参数之值，参数值的类型仍然为ProParavalue的结构体。参数给定新值之后，用ProSolidRegenerate更新三维模型完成滚刀模型的自动创建。

　　图形的保存：调用函数ProMdlCopy进行保存，三维图形的名称自动调用数据库中当前滚刀模型的名称。

　　使用特征建模技术使滚刀的设计工作不仅仅停留在底层的几何信息基础上，而是根据滚刀的功能要素，在更高的层次上展开设计工作，特征的引用直接体现设计意图，从而有效地解决了实例的表达问题;使用参数化驱动，解决了多种型号小模数齿轮滚刀的建模问题。

　　小模数齿轮滚刀CAD系统结构分析小模数齿轮滚刀CAD系统主要由刀具参数计算及图形参数化两大模块组成，每个功能模块又包含相应的子模块。

　　(1)刀具参数计算模块该模块的主要功能是智能选取滚刀外径以及基本尺寸，以特征为基本元计算滚刀的其它结构尺寸，选择表面光洁度、主要公差以及材料等。通过面向对象的分析方法对滚刀CAD系统进行分析，采用面向对象的程序设计语言(C)演绎对象和对象间的关系。

　　(2)图形参数化模块在这一模块中，在基于特征建模的小模数齿轮滚刀上，实现参数化驱动特征及整个刀具的功能。

　　对每一个特征进行独立的参数驱动编制，并对应有相应的触发机制。

　　结语(1)应用产生式规则选取滚刀外径尺寸等，提高了选择效率，避免了由使用者经验不足带来的劳动量和缺陷，并能保留和充分利用以往选择滚刀外径的宝贵经验。(2)使用特征建模技术着眼于更完整地表达小模数齿轮滚刀全生命周期的技术和生产组织、计划管理等多阶段地信息，更好地将刀具的设计意图贯彻到各后续环节，促进智能CAD系统与智能制造系统的开发，为建立基于统一产品信息模型的CAD/CAM/CAPP集成系统创造基础条件。本系统将产生式系统及特征建模的原理应用到小模数齿轮滚刀的设计中，提高了设计效率和准确性，其设计思想可扩展应用到其它刀具的设计中。