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1、浙江工商職業(yè)技術(shù)學(xué)院機電工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計
第7章 玩具飛機模型設(shè)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(zhuǎn)”（）， 依次拾取畫好的輪廓及旋轉(zhuǎn)軸，設(shè)置相關(guān)參數(shù)（增量，單向，增量角度=1
2、80）如下圖（1-1-3）圖（1-1-4）
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(shè)置相關(guān)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
3、 1-1-7
６．單擊（），選擇上圖中兩條圓弧，設(shè)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(shè)置參數(shù)（通用厚度=1，內(nèi)側(cè)）。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
4、圖”（）選項，先擇ＸＹ平面，進入草圖狀態(tài)。選中所畫的一半后
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(shè)置相關(guān)參數(shù)（增量，單向，增量與反增量=2mm）如下圖（1-2-6）
5、 1-2-6
單擊，全選機身，將機身向X軸移動3mm設(shè)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(shè)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(shè)置參數(shù)，形成一張平面（圖
6、1-3-1）
（3）選擇“實體→切除”（）設(shè)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(shè)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(shè)置參數(shù)，形成一張平面（圖1-4-4）
（5）選擇“實體→切除”（）設(shè)置參數(shù)，將機尾部分
7、切除（圖1-4-5）
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(shè)置全局值=1mm。如下列圖（1-5-1）圖（1-5-2）
1-5-1
8、 1-5-2
最終得到的圖（1-5-3）
1-5-3
２． 單擊“編輯→復(fù)制幾何體→鏡像陣列”()，設(shè)置相關(guān)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(nèi)側(cè)(1-6-2)
9、。
1-6-1 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(shè)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(shè)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(nèi)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(shè)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(zhuǎn)把機頭與機身相交的部分實
11、體刪除
（１）在工具欄中依次單擊“實體→融合”（），設(shè)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(zhuǎn)”（）， 依次拾取圖（1-8-0）中的組合曲線及旋轉(zhuǎn)軸，設(shè)置相關(guān)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
12、鍵的造型
（１） 單擊“草圖”（）選項，先擇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(shè)置參數(shù)（“到參考”）選擇機頭內(nèi)曲面（1-8-2）得到的實體如圖1-8-3所示
1-8-2 1-8-3
?。ǎ常﹩螕簟安輬D”（）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.
13、5的圓向Ｚ軸的正方向拉伸1mm
（５）依次單擊工具欄中的“實體→刪除→拉伸”（），拾取圖中φ１.5mm的輪廓，設(shè)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(shè)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
14、
1-9-0
（８）在工具欄中依次單擊“實體→融合”（），設(shè)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(shè)置”（），選擇完成的（一）中完成的圖形文件，設(shè)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(shè)置參數(shù)（兩個方向，垂直面—不包括，使用分析）圖（1-1
15、-4），選擇中中間白色的面及飛機尾部的棕色的面，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(shè)置拔模角，單擊“拔模角分析”（），設(shè)定拔模角角度（圖１-1-5），單擊退出（）
1-1-5
2．2設(shè)置分模線與分模面
（１） 單擊“分模線預(yù)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(shè)置參數(shù)如圖（1-1-7）
16、
1-1-6 1-1-7
（３） 單擊“外分模面”（），拾取上一步中組合的曲線，設(shè)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(shè)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
17、廓（圖1-1-11）
2．4輸出模具部件
選擇“分?！敵瞿＞卟考保ǎ?，兩次單擊確定，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(biāo)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?qū)А睂υ捒蛑袉螕簟按_定”。最后刪除分模曲面。以下兩圖所示為分模結(jié)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(jié)構(gòu)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(zhì)碳素結(jié)構(gòu)
18、用鋼）加工后的精度要求高，在數(shù)控銑床中加工。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(biāo)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(biāo)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(nèi)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(zhì)量。編程時，選擇刀具通常要考慮機床的加工能力、工序內(nèi)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(zhuǎn)速（切削速度）、層降步距和側(cè)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(zhì)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，
19、并應(yīng)編入程序單內(nèi)。加工時的機床轉(zhuǎn)速及進給是通過附錄中的公式、結(jié)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(zhì)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(yīng)在保證加工質(zhì)量的前提下，兼顧切削效率、加工成本。具體數(shù)值應(yīng)根據(jù)金屬切削用量手冊，并結(jié)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(shè)定
（１）打開欲加工的型芯文件
（２）在工具欄中依次打開“基準(zhǔn)→坐標(biāo)系→幾何中心”（），全選模型，單擊中鍵退出后，拾取坐標(biāo)系的的原始點即
20、工件上表面的中心點，然后確定。依次打開“基準(zhǔn)→坐標(biāo)系→激活坐標(biāo)”（），選擇上一步中建立的坐標(biāo)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(biāo)系，單擊“選擇”坐標(biāo)系，選取上一步驟中的新建的坐標(biāo)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
21、依次打開“ＮＣ程序→創(chuàng)建毛坯”（），使用默認參數(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(shè)定機床參數(shù)“主軸轉(zhuǎn)數(shù)=1910r/min”“進給=916mm/min”
４）設(shè)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
22、 4-3-1
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
23、，這里選擇20R4的牛鼻刀
３） 設(shè)定機床參數(shù)“主軸轉(zhuǎn)數(shù)=2400r/min”“進給=1000mm/min”
４） 設(shè)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(shè)為0mm
1）步驟同4.3.1
2）步驟同4.3.2
3）設(shè)定機床參數(shù)“主軸轉(zhuǎn)數(shù)=2400r/min”“進給=1000mm
24、/min”
4）設(shè)置零件加工余量為0（）
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(cè)壁面）
選擇“ 曲面銑→層切”對４個凹陷部位的側(cè)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(shè)定機床參數(shù)“主軸轉(zhuǎn)數(shù)=2500r/min”“進給=2300mm/min”
4）設(shè)置零件加工余量為0（），設(shè)置“Z值最大值= —4.55”
設(shè)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
25、 4-6-2
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(shè)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(shè)置“Z值最大值= —14.35”，設(shè)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(shè)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12
26、R0.8的牛鼻刀
３）設(shè)定機床參數(shù)“主軸轉(zhuǎn)數(shù)=2600r/min”“進給=1000mm/min”
４）設(shè)置“Z值最大值= 0”，設(shè)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(shè)定機床參數(shù)“主軸轉(zhuǎn)數(shù)=10000r/min”“進給=2300mm/min”
４）設(shè)置“Z值最大值= —1.52”，設(shè)置“Z
27、值最小值= —4.35”，層降步距0.2mm
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(shè)定機床參數(shù)“主軸轉(zhuǎn)數(shù)=2500r/min”“進給=1800mm/min”
４）設(shè)置“Z值最大值= —1.52”，設(shè)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
28、工程序（精加工飛機模型的側(cè)壁）
選擇“曲面銑→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(shè)定機床參數(shù)“主軸轉(zhuǎn)數(shù)=3500r/min”“進給=2300mm/min”
４）設(shè)置“Z值最大值= 0.5”，設(shè)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(shè)
29、定機床參數(shù)“主軸轉(zhuǎn)數(shù)=4000r/min”“進給=1500mm/min”
４）設(shè)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(shè)定機床參數(shù)“主軸轉(zhuǎn)數(shù)=2500r/min”“進給=1000mm/min”
４）設(shè)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
21
機電工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 玩具飛機模型設(shè)計與加工
