:介绍了SolidWorks软件的功能特点，论述了基于SolidWorks特征建模的成形车刀参数化设计的具体实现过程。

1 引言

成型车刀具有生产效率高、加工精度稳定、刀具寿命长、刃磨方便等特点，广泛应用于各种车床和自动化生产线批量加工各种回转类工件的成型面，零件一致性和经济性好。虽然当成形车刀的前角和后角均为零度时，成形车刀的廓形与工件的廓形完全一致，但成形车刀和其他刀具一样，要有合理的前角和后角才能正常有效地工作，刀具合理的前角和后角会造成刀具廓形与工件不同，产生畸变。因此，刀具廓形的修正计算成为成形车刀设计中的一项重要内容。成形车刀制造的“逆法”加工法，是在实际加工工件时，根据相对位置切削出与待加工工件形状相同的成形车刀(称为二类成形车刀，即制造成形车刀的成形车刀)。用这种“逆方法”加工成形车刀，不需要进行车刀廓形的修正计算。但由于“逆方法”的应用受到限制，在实际生产中很少使用。随着计算机技术的飞速发展，目前，三维CAD已经进入普及和应用阶段。因此，利用三维CAD的强大功能，在三维实体环境中实现上述逆向加工，进而直接获得成形车刀的三维实体模型，进而从三维模型中获得所需截面的刀具轮廓，就不再困难。介绍了一种基于SolidWorks系统的成形车刀设计新方法。该方法利用SolidWorks的建模、仿真装配和直接生成相关工程图等功能，实现了成形车刀的参数化设计。对于不同的加工零件，通过改变车刀的二维轮廓和相应的刀具参数，可以直接得到相应的刀具图。

2 SolidWorks的功能特点

Solidworks是Solidworks于1995年11月开发的基于Windows的CAD/CAE/CAM/PDM桌面集成系统。其价格仅为工作站CAD系统的四分之一。SolidWorks拥有一系列先进的三维设计功能和工具，如基于特征的参数化实体建模、NURBS复杂曲面建模、实体与曲面的集成、基于约束的装配建模、数据交换如IGES、STEP、VDA-FS、DXF、DWG及其独有的特征识别器(Feature works)。它集成了2D绘图和三维建模技术，为CAD/CAM在PC机上的集成提供了条件。该软件采用自顶向下或自底向上的设计方法，可以动态模拟装配过程，自动生成与实体相关联的工程图。Solidworks特征管理器中先进的特征树结构使操作更加直观，其完全的参数化设计和可修改性使应用更加方便。基于特征的SolidWorks :参数化实体建模的主要功能。通过使用SolidWorks的拉伸、切割、旋转、扫描、放样、旋转切割、抽壳、倒角和倒圆等三维实体建模工具，可以方便快捷地创建任意复杂形状和参数化特征的实体，并且可以通过改变实体的大小来编辑实体。通过简单地改变嵌入或插入Microsoft Excel工作表格式的系列零件设计表中指定参数的尺寸配置，就可以同时完成一个零件的多个尺寸值的修改，从而实现系列零件的尺寸驱动设计和编辑，方便地建立零件库。此外，参数或量纲变量之间的数学关系可以通过使用方程来定义。装配设计和工程分析SolidWorks的装配设计工具可以通过自上而下或自下而上的方式创建和管理包含数百个零件的装配和子装配。元件可以建立重合、平行、相切、同心、距离、角度、垂直、同向或反向对齐，重新装配子组件、包络组件，以及连接两个或多个零件。

SolidWorks的分析工具可以进行动静态干涉检查，可以计算质心、转动惯量等质量特性。SolidWorks的装配文档工具可用于自动开发完全参数化的零件相关材料列表，创建装配视图和带有引导线的零件号。图纸充分关联SolidWorks可以通过零件、3D零件和2D图纸之间的关联，智能连接3D模型和2D图纸，自动生成零件尺寸、BOM、带引导线的零件号等技术数据，简化工程图纸的生成过程。

3 基于SolidWorks特征造型的成形车刀参数化设计

以工件轮廓和尺寸(刀具前角f=10，后角f=12)说明基于SolidWorks特征造型的成形车刀参数化设计的实现过程。

3.1 生成零件实体

在SolidWorks中创建新零件，选择水平基准面作为草图平面绘制轴和半轮廓，旋转得到零件的实体。以端面中的P平面为草图平面，根据前刀面与工件的相对位置画一条直线(r1=10mm，与水平面的夹角f=10)，用这条直线切掉上部，得到图4b。

3.2 刀具实体设计

在SolidWorks中创建新的装配体，将完成的零件插入到装配体中，将插入到装配体中的新零件命名为“刀具”:选择工件的剖切面作为草图平面，使用实体参照命令在这个平面上得到截面形状：去掉一些不相关的线，保留一些切削刃的线并延伸附加的切削刃，然后在外侧画线形成封闭的图形，这就是刀具前刀面的截面形状。完成后切削刀具的前刀面(燕尾接头未示出，将通过切削实现)。以端面P为草图平面，在此草图中画一条直线确定刀具后刀面的位置，其长度(尺寸40)可根据设计要求确定。然后以前刀面截面的直线(直线)和前刀面位置为路径，通过扫描命令生成刀具实体。将刀具底面与后刀面垂直切割，然后使用切割命令生成燕尾接头，就完成了刀具实体的设计。工具的轴侧，渲染。表23，567样条曲线控制点坐标值

PTION>线段控制点坐标23段X=139.57Y=119.47Z=0.00X=137.74Y=120.25Z=0.00X=137.11Y=121.03Z=0.00X=136.75Y=122.47Z=0.00567段X=142.37Y=111.97Z=0.00X=141.93Y=112.73Z=0.00X=141.63Y=113.55Z=0.00X=141.47Y=114.41Z=0.00X=141.45Y=115.29Z=0.00X=141.57Y=116.17Z=0.00X=141.75Y=117.03Z=0.00X=142.37Y=117.97Z=0.00

3.3 生成刀具工程图

在刀具实体设计完成之后，可以非常方便地利用SolidWorks生成刀具工程图:只需新建工程图，将刀具零件拖进工程图即可。若需要刀具的截形参数，只要在SolidWorks中确定适当的剖面位置即可直接得到所需的剖面图。生成的刀具工程图实例(未注尺寸)，A-A为其法面截形。

3.4 获取刀具法面截形参数

在CAM环境下，可以直接获取刀具法面截形参数，然后利用这些参数编程，在线切割机床上切割出刀具的后刀面。在SolidWorks中获取参数的方法是:将所生成的工程图用Save as命令存成dxf(或dwg)格式，然后再在AutoCAD中打开所存dxf(或dwg)文件，通过定义适当的坐标系，用List查询命令即可获得法面截形中每一线段的参数。23段和567段线段，在对应的零件图上23段是锥面的素线、567段是圆弧，用传统方法设计成形车刀时也将这两线段分别简化成直线和圆弧，但由此将带来双曲线误差。而应用SolidWorks设计成形车刀时，通过List查询命令得知23段不是直线、567段也不是圆弧，而是样条曲线(即是一种在若干个控制点坐标间进行拟合的曲线)。上表列出了对23段和567段样条曲线控制点坐标的查询结果。读者若按相同方法操作，尽管坐标系和图形位置的不同会得到不同的坐标值，但只要工件和刀具参数一致，其相对坐标值应是相同的。

3.5 成形车刀的参数化设计

由于SolidWorks是基于特征的参数化实体造型软件，可以通过尺寸的改变来对实体进行编辑，因此，只要将以上生成的工件和刀具的装配体文件作为一个样板文件，利用装配图中进行零件设计的功能，在零件的草图平面重新定义零件的廓形生成新的零件实体，再根据新的要求重新定义γf和αf等刀具参数，即可直接得到新的刀具实体。由于Solid-Works的工程图纸是与实体相关联的，得到新的刀具实体后，工程图纸上的廓形和尺寸即会做相应改变，得到新的刀具工程图。如果要想获得截形线段的坐标参数，只需将新的刀具工程图用Save as命令存成dxf或dwg文件在AutoCAD中用List命令进行查询即可。

4 结语

基于SolidWorks可以在三维实体环境中用模拟的方法实现反形法加工，很容易地实现成形车刀的三维实体模型设计，进而得到刀具工程图和廓形参数：SolidWorks是基于特征的参数化实体造型软件，只要建立起一个工件和刀具的装配体文件，在新的设计中即可以其为样本，只需在装配体中进行编辑，改变零件的廓形和刀具的参数，就会得到新的刀具实体、刀具工程图以及刀具廓形参数。因此，SolidWorks是Windows系统下一个方便易学的三维设计软件，应用本文介绍的具体方法，将显著提高成形车刀的设计效率。