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SOLIDWORKS2015制作麻花钻头模型

撰文/ 成都致远方达 张祖光

麻花钻是应用非常广泛的孔加工用具,同时也是几何形状复杂的切削刀具。要使用三维软件创建出麻花钻的实体模型,不仅要了解麻花钻的结构、参数等相关知识,还要掌握三维软件实体建模的技术。本文以SOLIDWORKS2015 作为建模工具,介绍其三维实体的建模过程。

麻花钻的三维建模有4 个要点。

(1)有横刃;(2)有两条螺旋状的排屑槽,排屑槽的横断面是曲线型的,但是在主切削刃磨成118°顶角时,主切削刃是呈直线状;(3)主切削刃要有一个后角;(4)钻头有两条螺旋状的副切削刃。

一、创建基体

打开SOLIDWORKS,单击“新建”、“零件”和“确定”图标,在文件界面特征树中选择“右视基准面”作为绘图平面。单击“草图绘制”,进入草图绘制状态,以坐标原点为基准绘制如图1 所示草图,草图绘制完毕后退出草图绘制。

单击特征工具栏“拉伸凸台/ 基体”图标,进入“凸台-拉伸”属性管理器进行参数选项。在“方向1”中给定深度“1”,“方向2”中给定深度“140”。最后点击确认选项“√”完成草图的拉伸(图2)。

二、创建路径、引导线及顶角线

在文件界面特征树中选择“前视基准面”作为绘图平面。单击“草图绘制”,进入草图绘制状态,以坐标原点为基准绘制如图3 所示草图(后文皆称此草图中两条线分别为路径草图线与引导草图线)。

过原点画一条构造线,端点与凸台实体的侧影轮廓边线重合,与中轴线夹角59°(后文皆称此构造线为顶角线)。绘制完毕后退出草图绘制(图4)。

三、创建横截面

选择凸台实体的右平面,作为绘图平面(图5)。

单击“草图绘制”,进入草图绘制状态,以坐标原点为基准绘制草图(此后皆称此草图为横截面草图)。具体步骤如下。

(1)隐藏实体以及之前画的草图,以免干扰绘制(图6)。

(2)以原点为圆心绘制两个圆,绘制过圆心的两条线(线1 和线2),绘制竖直的线3、水平的线4 相交于线1,线1 与线3 的夹角为50°,再将两个圆和四条线都转为构造线,如图7 所示(后文皆用构造线1、2、3、4 来表示这四条线)。

(3)绘制一个点,使用智能尺寸工具标注它和构造线1、3、4 交点(后文皆称此交点为构造线交点)的距离为6,如图8 所示。

(4)使用草图中的圆弧工具,选择“三点圆弧”,绘制端点与外圆重合、与构造线1 重合的原点,标注半径为8(图9)。

(5)按住Shift 同时选中步骤3 中绘制的点、圆弧1和构造线3,添加几何关系“交叉点”(图10)。

(6)使用三点圆弧绘制两端与构造线4 重合的圆弧2,标注左端点与构造线交点距离为“5.6”(图11)。

(7)使用三点圆弧绘制两端与圆弧1、2 端点重合的圆弧3,添加几何关系使其圆心与构造线1 重合、与圆弧1、2 相切,使用智能尺寸工具,按住shift 标注构造线交点与圆弧3 切线距离为0.5(图12)。

(8)选择圆弧3 与构造线内圆,添加几何关系,使之相切(图13)。

(9)以原点为圆心,使用圆弧工具“圆心/ 起/ 终点画弧”工具绘制与圆弧2 的左端点相交的圆弧4,并使用直线工具使圆弧4 另一端点与构造线外圆相连,标注圆弧与直线端点与原点的水平距离为1.8,标注直线与构造线3的夹角为30°(图14)。

(10)绘制一个点,选中点、构造线2 与步骤9 中所绘直线,添加几何关系“交叉点”(图15)。

(11)标注步骤10 中所绘点和圆弧4 与直线交点的垂直距离为0.8、与构造线外圆交点的距离为3 以上(图16)。

(12)使用圆弧工具“圆心/ 起/ 终点画弧”工具绘制以原点为圆心的圆弧,端点分别与圆弧1 和步骤9 中所绘直线的端点重合,如图17 所示。

(13)将之前在前视基准面绘制的草图显示出来,拖动视角如图18 所示(能同时看见两张草图)。

(14)在构造线内圆上画一个点,选中此点与引导草图线(不与原点重合的那条),添加几何关系“穿透”(图19)。

(15)此时草图完全定义,使用“草图合法性”工具检查正确性,检查无问题退出草图绘制(图20)。

四、扫描切除

单击特征工具栏“扫描切除”图标,进入“切除- 扫描”属性管理器进行参数选项。轮廓选择横截面草图,路径选择路径草图线,引导线使用选择管理工具SelectionManager 选择引导草图线,最后点击确认选项“√”完成切除(图21、图22)。

单击特征工具栏“圆周阵列”工具,进入“圆周阵列”属性管理器进行参数选项,将临时轴显示,以实体的中心轴作为旋转轴,阵列数量为“2”,勾选“等间距”,最后点击确认选项“√”完成阵列(图23)。

五、弯曲

使用“弯曲”功能,进入“弯曲”属性管理器进行参数选项:“弯曲输入”参数中选择“实体”,选择“扭曲”、勾选“粗硬边线”,角度为“612°”;基准面1 剪裁距离为“39”,基准面2 剪裁距离为“0”;“三重轴”参数中X 旋转原点为“-5.72”,Y 旋转角度为“90°”,其余为“0”,最后点击确认选项“√”完成弯曲(图24)。

六、顶角切除

单击特征工具栏“参考几何体”工具,创建一个基准面,第一参考选择顶角线,设置为“垂直”;第二参考选择顶角线与侧影轮廓边线重合的端点,设置为“重合”。最后点击确认选项“√”完成基准面的创建(图25)。

文件界面特征树中选择这个基准面作为绘图平面。单击“草图绘制”,进入草图绘制状态,以坐标原点为基准绘制草图,草图绘制完毕后退出草图绘制(图26)。

单击特征工具栏“拉伸切除”图标,进入“切除- 拉伸”属性管理器进行参数选项。“方向1”和“方向2”都设置为完全贯穿。最后点击确认选项“√”完成切除(图27)。

单击特征工具栏“圆周阵列“工具,进入“圆周阵列”属性管理器进行参数选项,以实体的中心轴作为旋转轴,阵列数量为“2”,勾选“等间距”选项,不勾选“几何体阵列”选项,最后点击确认选项“√”完成阵列(图28)。

至此,麻花钻头模型制作完毕,最后可以为其赋予材质,使其更具有真实感(图29)。

七、结语

麻花钻是一种运用非常广泛的加工工具, 通过SOLIDWORKS 2015 软件实体建模,我们可以清楚了解麻花钻的特殊构造和一些详细的技术参数,在制作其他麻花钻变形产品的时候,就简单容易得多。

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