成形车刀参数化设计的实现过程
制造成形车刀时有一种方法叫反形法加工—即做成和工件形状一样的刀具（称为二类成形车刀，就是制造成形车刀的成形车刀），按实际加工零件时的相对位置去切削成形车刀，这样就无须进行修正计算。
生成零件实体
在solidworks中新建零件，选择水平基准面为草图平面绘制轴线和半轮廓（图1a），旋转后得到零件的实体，如图1 b所示。
图1 工件草图和实体
以端面p为草图平面，按前刀面和工件的相对位置（工件r1=10mm和水平面夹角处γf =10°）画直线（见图2a），以此直线切除上半部分零件得图2b。
在装配体中进行刀具实体的设计
在 solidworks中新建装配体，将已经完成的零件插入装配体。在装配体中插入新零件命名为“刀具”，选择工件截切面为草图平面，用实体引用命令得到此平面上的截形（如图3a）。去掉部分无关的线条，保留切削刃部分线条并延长附加切削刃，然后在外侧画线形成封闭的图形，此图形即为刀具前刀面的截形，完成后如图3b所示（图中燕尾榫未画出，后用切除法予以实现）。
图2 前刀面位置草图和切除后的工件
再以端面p为草图平面，在此草图中画直线定出刀具后刀面的位置。以前刀面截形为截面、后刀面位置的直线为路径，用扫描命令生成刀具实体。
将刀具的底边按和后刀面垂直的要求切齐，再用切除命令生成燕尾榫，刀具实体的设计即告完成。图4a是刀具的轴侧图，图4b为其渲染图。
图3 刀具前刀面的生成
生成刀具工程图样
在solid works中新建工程图，将刀具零件拖进工程图即可。当需要刀具的截形参数时，在solidworks中确定适当的剖面位置即可直接得到所需剖面图。
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：将工程图另存成dxf或dwg格式，再在autocad中打开dxf或dwg文件，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。
图4 刀具的轴侧图和渲染图
如图5中23段和567段线段，在零件图上23段是锥面的直线、567段是圆弧。传统的成形车刀设计方法在刀具上是将之分别简化成直线和圆弧，由此会带来双曲线误差。这里用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。样条曲线是一种在若干个控制点坐标间进行拟合的曲线。
下表列出了23段和567段样条曲线控制点坐标查询结果。读者如果按照同样方法操作时需注意，因为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，其相对坐标值便会是同样的。
图5 刀具法面截形参数
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等的刀具参数，即可直接得到新的刀具实体。
由于solidworks的工程图样同实体相关联，在工程图样上的廓形和尺寸会做相应改变。要想获得截形线段的坐标参数，只需重新将刀具工程图save as成dxf或dwg档，然后在autocad中用list命令进行查询即可。
表 23段、567段样条曲线控制点的坐标值
编者按：
本文经叶伟昌教授首肯，精选自作者主编的《机械工程及自动化简明设计手册》（上册）第2版。该设计手册近日已由机械工业出版社正式出版，在这第2版中增加了基于三维cad参数化技术的减速器设计方法和机械制造工艺及装备cad等内容。本文摘录的正是新增部分中有关刀具设计与制造的部分。
这本设计手册被审定为普通高等教育机电类规划教材，专为机械设计制造及其自动化专业学生进行机械原理与机械设计、液压与气压传动、机械制造技术及装备等课程的课程设计和毕业设计而编写。同时，该书集设计指导、参考图册、设计资料于一体，每章都有设计示例和工作图，并附设计题选，也相当适合工厂企业工程技术人员使用。
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在solidworks中新建零件，选择水平基准面为草图平面绘制轴线和半轮廓（图1a），旋转后得到零件的实体，如图1 b所示。
图1 工件草图和实体
以端面p为草图平面，按前刀面和工件的相对位置（工件r1=10mm和水平面夹角处γf =10°）画直线（见图2a），以此直线切除上半部分零件得图2b。
在装配体中进行刀具实体的设计
在 solidworks中新建装配体，将已经完成的零件插入装配体。在装配体中插入新零件命名为“刀具”，选择工件截切面为草图平面，用实体引用命令得到此平面上的截形（如图3a）。去掉部分无关的线条，保留切削刃部分线条并延长附加切削刃，然后在外侧画线形成封闭的图形，此图形即为刀具前刀面的截形，完成后如图3b所示（图中燕尾榫未画出，后用切除法予以实现）。
图2 前刀面位置草图和切除后的工件
再以端面p为草图平面，在此草图中画直线定出刀具后刀面的位置。以前刀面截形为截面、后刀面位置的直线为路径，用扫描命令生成刀具实体。
将刀具的底边按和后刀面垂直的要求切齐，再用切除命令生成燕尾榫，刀具实体的设计即告完成。图4a是刀具的轴侧图，图4b为其渲染图。
图3 刀具前刀面的生成
生成刀具工程图样
在solid works中新建工程图，将刀具零件拖进工程图即可。当需要刀具的截形参数时，在solidworks中确定适当的剖面位置即可直接得到所需剖面图。
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：将工程图另存成dxf或dwg格式，再在autocad中打开dxf或dwg文件，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。
图4 刀具的轴侧图和渲染图
如图5中23段和567段线段，在零件图上23段是锥面的直线、567段是圆弧。传统的成形车刀设计方法在刀具上是将之分别简化成直线和圆弧，由此会带来双曲线误差。这里用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。样条曲线是一种在若干个控制点坐标间进行拟合的曲线。
下表列出了23段和567段样条曲线控制点坐标查询结果。读者如果按照同样方法操作时需注意，因为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，其相对坐标值便会是同样的。
图5 刀具法面截形参数
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等的刀具参数，即可直接得到新的刀具实体。
由于solidworks的工程图样同实体相关联，在工程图样上的廓形和尺寸会做相应改变。要想获得截形线段的坐标参数，只需重新将刀具工程图save as成dxf或dwg档，然后在autocad中用list命令进行查询即可。
表 23段、567段样条曲线控制点的坐标值
编者按：
本文经叶伟昌教授首肯，精选自作者主编的《机械工程及自动化简明设计手册》（上册）第2版。该设计手册近日已由机械工业出版社正式出版，在这第2版中增加了基于三维cad参数化技术的减速器设计方法和机械制造工艺及装备cad等内容。本文摘录的正是新增部分中有关刀具设计与制造的部分。
这本设计手册被审定为普通高等教育机电类规划教材，专为机械设计制造及其自动化专业学生进行机械原理与机械设计、液压与气压传动、机械制造技术及装备等课程的课程设计和毕业设计而编写。同时，该书集设计指导、参考图册、设计资料于一体，每章都有设计示例和工作图，并附设计题选，也相当适合工厂企业工程技术人员使用。
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