探讨如何利用CAXA制造工程师的螺纹线公式进行螺纹实体建模

刘 彪

（中山市中等职业学校教师，广东 中山 528447）

CAXA制造工程师是我国国产自主开发的一款CAD/CAM自动编程软件，可进行工件制造过程中的3D设计、工艺、编程和操作，并且可根据利用CAXA进行数控加工的后处理。在3D建模螺纹项目时，因为需要对螺纹进行参数化建模，那么就需要对螺纹公式曲线的系列参数进行理解及梳理。一般的CAXA软件介绍资料并没有系统介绍螺纹公式参数的具体内容及计算方法，所以学习者在需要3D建模螺纹时会感到非常棘手。本文从螺纹螺旋线的形成、螺纹的基本参数及螺纹公式着手，重点讲解螺纹公式曲线主要的参数意义及一般的计算方法，使螺纹三维建模过程更加清晰、简单，并很好地利于推广学习。

1 螺纹螺旋线及螺纹参数

1.1 螺纹螺旋线

螺纹螺旋线的形成可以看做是直角三角形ABC围绕圆柱体旋转一周后，斜边AC在圆柱表面上所形成的曲线。（图1）在螺纹3D建模时，螺旋线是螺纹绘制的基本要素，分为右旋及左旋两种（本文以右旋为例），即旋转时逆时针，点的移动方向沿Z轴正方向（图2），或旋转时顺时针，点的移动方向沿Z轴负方向（左旋反之）。

图2

图1

1.2 螺纹参数（以普通三角螺纹为例）

在对螺纹3D进行建模时，首先需要根据螺纹的参数，在螺旋线的起始点绘制绘制一个三角螺纹的截面轮廓线（图3），然后根据螺纹的螺旋线进行导动除料。

图3

三角螺纹的截面轮廓线的绘制则需要根据三角螺纹的参数来进行，普通螺纹的牙型及尺寸如图4所示。

图4

实际上，为了让螺纹有一定的强度和抗冲击力，并且在中径部分有足够的接触面积，外螺纹牙顶和外螺纹牙底均在H/8处削平，所以我们需要把牙型高度H分为八分，并且最后用到中间的6/8H来进行螺纹截面的绘制，如图5、图6。

图5 —牙型高度H的8等分

图6 —修剪后的三角形螺纹截面草图

2 CAXA制造工程师中螺纹实体建模的一般过程

2.1 设置绘制螺旋线前的螺纹公式

2.1.1 螺纹参数公式

（1）直角坐标系法：①外螺纹：x（t）=(r-0.5413*p)*cos(t)；y（t）=(r-0.5413p)*sin(t)；z（t）=p*t/6.28。内螺纹公式:x（t）=r*cos(t)；y（t）=r*sin(t)；z（t）=p*t/6.28。②参数说明 ：a、外螺纹外径为公称直径：即2r r=半径；牙型高度：0.5413*p。b、X为X轴方向，Y为Y轴方向 参变量名：t；精度控制：0.1；起始值为0；终止值=螺纹长度*6.28/t；p=螺距。

（2）极坐标系法：①螺纹方程公式：ρ（t）=r ；Z（t）= P*t/兀；r= r0+ rb*t/兀②参数说明：a、ρ为空间某点的旋转半径； r=半径；t为在XOY平面内的转角，（逆时针为正，顺时针为负）；P为导程，即螺旋线旋转一周，时沿轴线的变化量，输入其值时，右旋为正，左旋为负号。r0为圆柱（圆锥）底面的半径，rb为螺旋线旋转一周时半径的变化量，输入其值时，增量为正值，减量为负值，为“0”时是圆柱螺旋线，不为“0”时为圆锥螺旋线。b、参变量名：t ；精度控制：0.1；起始值为0；终止值=螺纹长度*6.28/t。

2.2 根据螺纹公式曲线命令绘制螺旋线

在绘制实际的螺纹曲线时可以根据内、外螺纹尺寸参数进行计算，并在CAXA制造工程师中的f(x)公式曲线选项中进行录入，绘制。

2.3 绘制螺纹的截面草图并进行导动除料，得到相应螺纹实体

（1）绘制螺纹截面草图的平面图形。根据实际加工图纸绘制普通螺纹的车刀截面轮廓线并把螺纹的截面线移动到加工螺纹的起点处。

（2）利用“导动除料”实体建模功能生成导动除料特征，完成螺纹三维实体建模。

3 螺纹实体建模造型过程

下面以螺母内螺纹为例（图7），介绍CAXA制造工程师对螺纹的建模方法及过程。图8为螺纹建模后的螺母实体。

图7

图8

3.1 创建螺母基础体

（1）绘制草图截面轮廓。点击“零件特征树”选择“平面XY”,按F2键创建草图，单击“正多边形”工具按钮绘制正六边形，设置为“中心，边数（6）”，拾取原点为多边形中心，选择“内切圆（半径17，坐标0,17）”，生成正六边形（图9）。

图9

图10

3.2 旋转除料——螺纹外的倒角

（1）在“零件特征树”中选择“平面XZ”,按F2键创建草图，绘制两个三角形，按F2键退出草图模式。（如图11）。

图11

图12

图13

（3）孔口倒角。点击拾取螺纹上表面作为建立草图的基准面，按F2键创建草图。按F5键，以XZ平面绘制圆直径为Φ23.8（20.4+1.7X2）的圆，按键退出草图。单击“拉伸除料”工具按钮，设置拉伸除料对话框参数，单击确定，生成1.7X45°倒角，重复上述步骤操作，完成另一孔口的倒角。（如图13）。

（4）螺纹公式的参数设置。选择极坐标法进行绘制螺纹曲线，参数设置（如图14）。

图14

图15

图16

如图17

（6）绘制导动截面线。根据三角螺纹的相关参数，由图可知我们需要绘制的导动截面图是一个等腰三角形，边长为1.5mm。利用正多边形工具绘制正三角形，利用“点工具按钮里面的“批量点、等分点、段数（8）”功能对三角形中线进行8等分，并通过“ 裁剪”工具栏绘制导动截面的草图。将修剪后的截面图移动到导动线的起点位置。（如图16）。

4 结语

本文以CAXA制造工程师为绘制软件为载体以绘制螺纹实体为例，深入详细探讨了螺纹实体绘制的基本方法，特别是深入介绍了不同螺纹曲线的固定公式以及具体参数说明，以确保绘图人员在绘制螺纹实体时顺利的通过选择对应的螺纹曲线公式进行参数的代入设置，这样大大便利了初学者对螺纹实体绘制的方法掌握，在实际的绘图操作中也起到很好的指引示例作用。