第7章玩具飛機模型設計與加工

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1、 第7章 玩具飛機模型設計與加工 1．1飛機頭部的造型 1．打開cimatron8.0，新建零件文件，單擊“草圖”（）選項，先擇默認平面，進入草圖狀態(tài)。 ２.利用軟件提供的草繪工具（直線、圓弧、尺寸）繪制如下圖（1-1-1）圖（1-1-2） 　　　　　1-1-1 1-1-2　　　 ３．點擊（），退出草圖狀態(tài)。在工具欄中選擇 “實體→新建→旋轉”（）， 依次拾取畫好的輪廓及旋轉軸，設置相關參數(shù)（增量，單向，增量角度=180°）如下圖（1-1-3）圖（1-1-4）

2、 1-1-3 1-1-4 ４．單擊“草圖”（）選項，先擇ＺＸ平面，進入草圖狀態(tài)。用草繪工具繪制如下圖（1-1-5） 1-1-5 ５．點擊（），退出草圖狀態(tài)。在工具欄中選擇 “實體→新建→拉伸”（）， 拾取輪廓，設置相關參數(shù)（增量，兩邊，增量與反增量=2mm）如下圖（1-1-6）圖（1-1-7） 1-1-6 1-1-7 ６．單擊（

3、），選擇上圖中兩條圓弧，設置全局值=2mm。如下圖（1-1-8）圖（1-1-9） 1-1-8 1-1-9 ７．單擊（），選擇兩個實體，然后確定。 ８．單擊（），依次選擇合并后的實體、拾取開面，設置參數(shù)（通用厚度=1，內側）。如下圖（1-2-0）圖（1-2-1） 1-2-0 1-2-1 1．2機身部分的造型 １． 單擊“草圖”（）選項，先擇ＸＹ平面，進入草圖狀態(tài)。選中

4、所畫的一半后 單擊（），再選擇中心線，即可得到另一部分草圖。繪制圖形（含部分尺寸）。如圖（1-2-2）圖（1-2-3）圖（1-2-4）圖（1-2-5） 1-2-2 1-2-3 1-2-4 1-2-5 ２．在工具欄中選擇 “實體→新建→拉伸”（），拾取輪廓，設置相關參數(shù)（增量，單向，增量與反增量=2mm）如下圖（1-2-6） 1-2-6 單擊，全選機身，將

5、機身向X軸移動3mm設置參數(shù)如圖（1-2-7） 1-2-7 1．3繪制機尾部分 1.（草圖→選擇機身上表面）繪制草圖，(圖1-2-8) 2. “實體→新建→拉伸”（）, 拾取輪廓，設置參數(shù)（增量，單向，增量=2mm）圖（1-2-9） 1-2-8 1-2-9 3. （1）繪制草圖，選擇機尾塊為平面，畫一直線（圖1-3-0），退出草圖。 （2）選擇“曲面→掃掠面”（），設置參數(shù)，形成一張平面（圖1-3-1） （3）選擇“實體→切除”（

6、）設置參數(shù)，將機尾部分切除（圖1-3-2） 1-3-0 1-3-1 1-3-2 1．4繪制引擎部分 （1）（草圖→選擇機身上表面）繪制草圖，(圖1-4-1) （2）“實體→新建→拉伸”（）, 設置參數(shù)（增量，單向，增量=2mm）（圖1-4-2） （3）繪制草圖，選擇機尾塊為平面，畫一直線（圖1-4-3），退出草圖。（圖） （4）選擇“曲面→掃掠面”（），設置參數(shù)，形成一張平面（圖1-4-4） （5）選擇“實體→切除”（）設置參數(shù)，將機尾部分切除（圖1-4-5）

7、 1-4-1 1-4-2 1-4-3 1-4-4 1-4-5 1．5對引擎和機尾做圓角處理 1. 單擊（），選擇上圖中藍色圈起來的線，設置全局值=1mm。如下列圖（1-5-1）圖（1-5-2） 1-5-1 1-5-2 最終得到的圖（1-5-3）

8、 1-5-3 ２． 單擊“編輯→復制幾何體→鏡像陣列”()，設置相關參 如圖(1-5-4) 1-5-4 最終得到的圖（1-5-5） 1-5-5 1．6機身部分進行融合及抽殼 （1）在工具欄中依次單擊“實體→融合”（）選擇機尾及引擎實體與機身，確定 （圖1-6-1） （2）在工具欄中依次單擊“實體→抽殼”（ ），選取上步中合并的實體，選取開面（機身底面），通用厚度=1mm，方向為內側(1-6-2)。 1-6-

9、1 1-6-2 1．7對機頭與機身融合與切除的造型 １．繪制組合曲線 （1）繪制直線，單擊“直線”（），選擇（圖1-7-1）中的兩個點，設置參數(shù) 按兩點方式畫線（圖1-7-2） 1-7-1 1-7-2 （２）單擊工具欄中“曲線→組合曲線”（），選擇上一步中的直線及圖中的圓弧，設置參數(shù)圖（1-7-3），單擊確定，即圖（1-7-4）中兩條棕色的線 　 1-7-3

10、 1-7-4 2.通過刪除拉伸把機頭的部分實體刪除 （1）．單擊“草圖”（）選項，選機身內的平面，進入草圖。用草繪工具繪制如圖1-7-5， （２）．依次單擊工具欄中的“實體→刪除→拉伸”（），拾取圖中的輪廓，設置參數(shù)，單向，增量＝5mm，選擇機頭作為刪除拉伸的對象，如圖1-7-6.最終得到圖形為圖1-7-7 1-7-5 1-7-6 1-7-7 ３．通過刪除旋轉把機頭與機身相交的部分實體刪除 （１）在工具欄中依次單擊“實體→融合

11、”（），設置參數(shù)（圖1-7-8），拾取機頭與機身為融合對象，然后確定 （圖1-7-9） 　 　　　　　　　　　1-7-8 1-7-9　 （２）在工具欄中選擇 “實體→刪除→旋轉”（）， 依次拾取圖（1-8-0）中的組合曲線及旋轉軸，設置相關參數(shù)（增量，單向，增量角度=360°）（圖1-8-0），拾取整個實體，單擊確定, 確定后的效果（圖1-8-1） 1-8-0 1-8-1 1．8定位鍵的造型 （１） 單擊“草圖”（）選項，先

12、擇ＸＹ平面，進入草圖狀態(tài)。 （２）點擊（），退出草圖。在工具欄中選擇 “實體→新建→拉伸”（）， 拾取輪廓，設置參數(shù)（“到參考”）選擇機頭內曲面（1-8-2）得到的實體如圖1-8-3所示 1-8-2 1-8-3 　（３）單擊“草圖”（）選項，先擇ＸＹ平面，進入草圖狀態(tài)，繪制圖（1-8-4），圖（1-8-5），圖（1-8-6） （４）點擊（），退出草圖。在工具欄中選擇 “實體→新建→拉伸”（），將直徑為φ３的圓向Ｚ軸的負方向拉伸0.5mm，直徑為φ2.5的圓向Ｚ軸的正方向拉伸1mm （５）依次

13、單擊工具欄中的“實體→刪除→拉伸”（），拾取圖中φ１.5mm的輪廓，設置參數(shù)，單向，增量＝1mm，選擇上一步驟中拉伸所得的實體作為刪除拉伸的對象。如圖（1-8-7） 1-8-4 1-8-5 1-8-6 1-8-7 ?。ǎ叮﹩螕?)，全選上一步驟中所做出來的定位鍵，設置參數(shù)圖（1-8-9） （７）同上一步驟，這里不在贅述。如圖（1-9-0） 1-8-9 1-9

14、-0 （８）在工具欄中依次單擊“實體→融合”（），設置參數(shù)（圖1-9-1），拾取圖中所有對象，然后確定 1-9-1 二：飛機模型的分模 2．1快速斷開 （１） 打開cimatron E8.0 軟件，單擊“分模設置”（），選擇完成的（一）中完成的圖形文件，設置參數(shù)如圖（1-1-1）與圖（1-1-2），然后確定。 1-1-1 1-1-2 （２） 單擊“快速斷開”如圖（1-1-3），設置參數(shù)（兩個方向，垂直面—不包括，使用分析）圖（1-1-4），選擇中中間白色的面及飛機尾部的棕色的

15、面，在“split—01—飛機模型”上右擊，選擇“附加”，最后單擊退出（） 1-1-3 1-1-4 （３）　設置拔模角，單擊“拔模角分析”（），設定拔模角角度（圖１-1-5），單擊退出（） 　　　　　　　　1-1-5 2．2設置分模線與分模面 （１） 單擊“分模線預覽”（）如圖（1-1-6）中藍色的線即為分模線。 （２） 單擊工具欄中“曲線→組合曲線”（），選拾取分模線為組合曲線的對象，設置參數(shù)如圖（1-1-7） 　　　　　　　　 1-1-6 1-1-7 （３）

16、單擊“外分模面”（），拾取上一步中組合的曲線，設定寬度=100mm，如圖（1-1-8） 1-1-8 2．3創(chuàng)建新毛坯，形成型芯與型腔 （1）單擊“草圖”（）選項，先擇分模面，進入草圖狀態(tài)，繪制圖（1-1-9） （２）點擊（），退出草圖。在工具欄中選擇 “實體→新建→拉伸”（），拾取圖（1-1-9）中的輪廓，設置參數(shù)（增量，兩邊，增量＝反向增量＝20mm）圖（1-1-10） 1-1-9 1-1-10 （３）在工具欄中選擇“分?！ぞ摺旅鳌保ǎ?，選擇上一步驟中的輪廓（圖1-1-11） 2．4輸出模具部

17、件 選擇“分?！敵瞿＞卟考保ǎ瑑纱螁螕舸_定，彈出如圖信息框，單擊確定即可。 2．5處理型腔及型芯模具部件 選取菜單“激活工具→縫合分模面”，再選取菜單“激活工具→切除”，選取毛坯為要被切除的實體，單擊鼠標中鍵退出，選取分模曲面，作為用來切除的體，切換刪除方向箭頭為向下，在“特征向導”對話框中單擊“確定”。最后刪除分模曲面。以下兩圖所示為分模結果。（兩張圖中的4個突起與凹陷是為了防止型芯與型腔之間發(fā)生相對移動） 三：工藝規(guī)劃 3．1工件分析 零件的結構一般，模具要求的精度一般，采用硬度適中的４５號鋼（45號鋼為優(yōu)質碳素結構用鋼）加工后的精度要求高，在數(shù)控銑床中加工。

18、毛坯為六方塊，六面已光整處理。 3．2確定工件的裝夾方法 把底面固定在機床上，夾具為平口鉗。加工的坐標系定在毛坯上表面的上表面中心位置，使與軟件中定的坐標系相一致。 3．3選擇合適的刀具 選擇合適的刀具是數(shù)控加工中重要的工藝內容之一，它不僅影響機床的加工效率，而且直接影響到加工質量。編程時，選擇刀具通常要考慮機床的加工能力、工序內容、工件材料等因素。 3．4刀具切削用量的選擇 切削用量包括主軸轉速（切削速度）、層降步距和側向步長、進給速度（進給量）等。切削用量的大小對刀具磨損、加工質量均有顯著影響。對工件的不同區(qū)域，要選擇不同的切削用量，并應編入程序單內。加工時的機床轉速及進給是通

19、過附錄中的公式、結合實際加工中的經(jīng)驗及金屬切削手冊綜合得來的。由于刀具與金屬發(fā)生切削時會產(chǎn)生大量的熱這里的刀具采用硬質合金刀片。 合理選擇切削用量的原則是：粗加工時，一般以提高生產(chǎn)率為主，但也考慮加工成本；精加工時，應在保證加工質量的前提下，兼顧切削效率、加工成本。具體數(shù)值應根據(jù)金屬切削用量手冊，并結合經(jīng)驗而定。 四：模型分析及加工（型芯部分） 4．0使用Cimatron E8.0對未進入加式模式時參數(shù)的設定 （１）打開欲加工的型芯文件 （２）在工具欄中依次打開“基準→坐標系→幾何中心”（），全選模型，單擊中鍵退出后，拾取坐標系的的原始點即工件上表面的中心點，然后確定。依次打開“基準

20、→坐標系→激活坐標”（），選擇上一步中建立的坐標系后確定。如下圖 （３）利用ＣＡＤ模式下能過“組合曲線”、“投影”、“草圖工具”、“邊界曲面”等創(chuàng)建輔助線及輔助面以提高數(shù)控加工效率和優(yōu)化加工方法 4．1進入加工環(huán)境建立刀路軌跡 （１）在工具欄中依次打開“文件→輸出→加工”（），要求選擇加工坐標系，單擊“選擇”坐標系，選取上一步驟中的新建的坐標系，單擊確定即可。 （２）工具欄中依次打開“ＮＣ程序→創(chuàng)建刀路軌跡”（）如圖（4-1-1）選擇安全平面高度=50mm 　　　　　　　　4-1-1 4．2進入加工環(huán)境創(chuàng)建毛坯 （１）在工具欄中依次打開“ＮＣ程序→創(chuàng)建毛坯”（），使用默認

21、參數(shù)。如圖（4-2-1） 　　　 4-2-1 4．3創(chuàng)建加工程序（粗銑上表面） 選擇“體積銑→環(huán)切3D”對零件進行上表面粗加工，加工余量0.3mm ?。保┻x擇圖（4-3-1）中的兩黃色的曲線，全選圖中的曲面，就確定了加工范圍。 ２）選擇一把刀具，這里選擇25R5的牛鼻刀（） ３）設定機床參數(shù)“主軸轉數(shù)=1910r/min”“進給=916mm/min” ４）設置各類主要加工參數(shù)如圖（4-3-2）圖（4-3-3）圖（4-3-4）圖（4-3-5）圖（4-3-6） ５）保存并計算 4-3-1

22、 4-3-2 4-3-3 4-3-4 4-3-5 4-3-6 4．4創(chuàng)建加工程序（粗銑４個凹陷部位） 選擇“體積銑→環(huán)切3D”對零件進行的４個凹陷部位粗加工，加工余量0.3mm １） 選擇圖（4-4-1）中的４條黃色的曲線，全選圖中的曲面，確定了加工范圍。圖（4-4-1） ２） 選擇刀具，這里選擇20R4的牛鼻刀 ３） 設定機床

23、參數(shù)“主軸轉數(shù)=2400r/min”“進給=1000mm/min” ４） 設置各類加工參數(shù)如圖 　　　 4-4-1 　 　 4-4-2 4-4-3 ５）保存并計算（） 4．5創(chuàng)建加工程序（精加工上表面） 選擇“體積銑→環(huán)切3D”對零件的上表面進行精加工，余量設為0mm 1）步驟同4.3.1 2）步驟同4.3.2 3）設定機床參數(shù)“主軸轉數(shù)=2400r/min”“進給=1000mm/min” 4）設置零件加工余量為0（）

24、 ５）保存并計算并計算 4．6創(chuàng)建加工程序（精加工４個凹陷部位的側壁面） 選擇“ 曲面銑→層切”對４個凹陷部位的側壁面進行精加工 1）步驟同4-4-1 2）選擇刀具，這里選擇16R0.8的牛鼻刀 3）設定機床參數(shù)“主軸轉數(shù)=2500r/min”“進給=2300mm/min” 4）設置零件加工余量為0（），設置“Z值最大值= —4.55” 設置“Z值最小值= —14.53”其他參數(shù)如圖（4-6-1）圖（4-6-2） 4-6-1 4-6-

25、2 ５）保存并計算并計算 4．7創(chuàng)建加工程序（精加工４個凹陷部位的表面） 選擇“體積銑→環(huán)切3D”對零件的上表面進行精加工，余量設為0mm １）步驟同4.4.1 ２）選擇刀具，這里選擇16R0.8的牛鼻刀 3）步驟同4.6.3 4）設置“Z值最大值= —14.35”，設置“Z值最小值= —14.55” 5）保存并計算并計算 4．8創(chuàng)建加工程序（粗加工飛機表面） 選擇“體積銑→環(huán)切3D”對零件的上表面進行精加工，余量設為0.3mm １）選擇如圖（４-8-1）中的一的組合曲線，選擇所有曲面，確定加工范圍 ２）選擇刀具，這里選擇12R0.8的牛鼻刀 ３）設定機床參數(shù)“主軸轉

26、數(shù)=2600r/min”“進給=1000mm/min” ４）設置“Z值最大值= 0”，設置“Z值最小值= —4.35”，層降步距0.3mm ５）保存并計算并計算 4-8-1 4．9創(chuàng)建加工程序（對飛機尾部由于４．８銑不到的區(qū)域進行清角處理） 選擇“體積銑→環(huán)切3D” １）選擇如圖（４-9-1）中的2條的組合曲線，選擇所有曲面，確定加工范圍 ２）選擇刀具，這里選擇3R0的平底刀 ３）設定機床參數(shù)“主軸轉數(shù)=10000r/min”“進給=2300mm/min” ４）設置“Z值最大值= —1.52”，設置“Z值最小值= —4.35”，層降步距0.2mm

27、 ５）保存并計算并計算 4-9-1 5．0創(chuàng)建加工程序（對飛機尾部由于４．８銑不到的區(qū)域進行清角處理） 選擇“體積銑→環(huán)切3D”，余量0.3mm １）選擇如圖（5-0-1）中的組合曲線，選擇所有曲面，確定加工范圍 ２）選擇刀具，這里選擇6R0的牛鼻刀 ３）設定機床參數(shù)“主軸轉數(shù)=2500r/min”“進給=1800mm/min” ４）設置“Z值最大值= —1.52”，設置“Z值最小值= —3.34”，層降步距0.2mm ５）保存并計算并計算 5-0-1 5．1創(chuàng)建加工程序（精加工飛機模型的側壁） 選擇“曲面

28、銑→層切”，余量0mm １）選擇如圖（5-1-1）中的黃色曲線，選擇所有曲面，確定加工范圍 ２）選擇刀具，這里選擇6R0的牛鼻刀 ３）設定機床參數(shù)“主軸轉數(shù)=3500r/min”“進給=2300mm/min” ４）設置“Z值最大值= 0.5”，設置“Z值最小值= —4.55”，層降步距0.2mm ５）保存并計算并計算 5-1-1 5．2創(chuàng)建加工程序（精加工飛機模型尾部的斜面進行爬面） 選擇“曲面銑→層切”，余量0mm １）選擇飛機尾部的3條組合曲線，選擇所有曲面，確定加工范圍 ２）選擇刀具，這里選擇3R1.5的球刀 ３）設定機床參數(shù)“主軸轉數(shù)=4000r/min”“

29、進給=1500mm/min” ４）設置“Z值最大值= 0.5”，“Z值最小值= —4.55”，層降步距0.2mm，其他參數(shù)如圖（5-2-1） 圖（5-2-2）圖（5-2-3） ５）保存并計算并計算 5-2-1 5-2-2 5-2-3 5．3創(chuàng)建加工程序（精加工飛機模型上表面的） 選擇“體積銑→環(huán)切3D”，余量0mm １）選擇如圖（5-3-1）中黃色的組合曲線，選擇所有曲面，確定加工范圍 ２）選擇刀具，這里選擇6R0的牛鼻刀 ３）設定機床參數(shù)“主軸轉數(shù)=2500r/min”“進給=1000mm/min” ４）設置“Z值最大值= —3.24”，“Z值最小值= —3.54”，層降步距0.3mm ５）保存并計算 5-3-1 5．4最終計算后生成的刀具軌跡圖