用CAD画3D的锥形螺纹——答女巫竖琴

白李子 · 发表于 2003-6-26 19:52:00

锥体螺纹的制做方法
  1. 首先要对准备绘制的东西有一个比较准确的认识。这样就容易找出更为接近的绘制方法，比如这次画的锥体螺纹，就是在圆锥的母线方向制出螺距为1.8的特殊齿形的螺纹。
  2. 找出可行的绘制方法。以此锥体螺纹为例，采用的是将锥体上的多余部分（螺旋槽）用近似方式去除的方法：做一行齿条，自一端开始，去除一次、旋转一下......直至做完整个锥面。
  3. 找出绘制过程中主要问题的解决办法。该螺纹的主要问题有两个：一是螺旋升角不是常数，而是一个由小端向大端逐渐减少的变量，这样作为要被去除的一行齿条每一个与圆锥母线的夹角都不同，该问题可以用环形阵列的方法控制角度，然后再把排列在圆弧上的齿条逐个移动到规定位置；二是由于螺旋升角不同而导致的该螺纹两端的法向齿距不同，这次是小端较小，如果要追求最好效果，则每个齿条的宽度都应该有一个很微小的差异，这在操作时难度很大，所以只好取一个固定值——按小端取值。这导致了该螺纹绘制后大、小端的齿顶有一定的差异。
  4. 如果上面几条都说清楚了，就可以开始实施了。先要对这个锥体螺纹所用到的各个参数进行计算，为便于计算及准确定位，小端按平头计；考虑到螺纹的开头及收尾，计算时螺纹的两端应各增加一圈。计算的参数对螺纹部分来说主要有两端的外径、中径、螺旋升角、法向槽顶宽、法向槽底宽、法向齿面角及法向齿背角。
  5. 针对所采用的绘制方法，确定每圈的角等分数（即每圈去除多少次），并据此计算所需总齿条数、对应步进值（齿条间距）、相邻齿条间角度增量及环形阵列圆心。  6. 好了，可以开始画了，先根据计算值画出齿条的端面（齿条高度应大于螺纹齿高）并拉伸成实体模型，长度要大于大端外径。做三维旋转，在世界坐标系中X轴为齿条宽度方向，Y轴为齿条长度方向。
  7. 在齿条的螺纹中径截面的中心做一个参考点，并以此点为插入点将该齿条做成块。再将其按大端螺旋升角顺时针旋转。
  8. 画一水平直线，在其左端点画一垂直线（其交点就是最左边的齿条块的插入点），按总齿条数和齿条间距进行单行阵列（每个交点就是对应的齿条块的定位点）。将水平线的右端延长至最右边的垂直线。再将齿条块插入到左边端点。
  9. 从水平直线的中点向下做垂线，在该垂线上找出环形阵列的圆心，将齿条块按总齿条数和总角度增量进行环形阵列（顺时针方向）。再逐个将齿条块的插入点移至相应的定位点。
  10. 将齿条阵列绕水平直线进行三维旋转（90度），使齿条块的窄面向上（Y轴方向）。
  11. 按给定参数制做水平锥体（小端向右，为平头，要有轴线），制好后进行旋转（包括轴线）使下侧母线为水平方向。移动锥体使下侧母线的中点与齿条块定位水平线的中点重合，再将锥体向下移动半个螺纹齿高（0.25）。这时所有的齿条块都切入锥体一个螺纹齿高即0.5。
  12. 从右端开始，先将部分齿条块炸开为实体，将右端没与锥体相交的齿条删除，把剩下的最右边的一个用布尔运算将其从锥体上减去，将锥体绕其轴线进行三维旋转一个角度增量，再把剩下的最右边的一个用布尔运算将其从锥体上减去，将锥体绕其轴线进行三维旋转一个角度增量......，直至某个齿条的右斜面完全移出锥面，这样在整个锥面上就做出了符合要求的螺纹。
  13. 删除多余的齿条，按要求做出端部尖角，接长光杆，做出尾部切面。