章 节 内 容 单元六 综合实例 项目2 综合实例二
班 级 日 月 学 时 工作任务: 如下图所示的零件为某机械厂生产机头热锻件零件图，完成该零件锻造模具的 实体造型设计及模具的数控仿真加工
284100R2R2710515°7R201442-R10φ8φ7620350R530°R20R5R54-R5279101.638640R13φ782A0R5R3AA技术要求：1.未注圆角：凸角R3，凹角R5，2.锻造斜度5°；4-R4058R102-R104-R8703.尺寸标注为冷锻件尺寸4.尺寸按交点标注5.未考虑1.5%冷缩率5847.5451.5345°55.630°R40R40A
学习目标:
熟练掌握CAXA软件造型设计及加工的各种命令及设计技巧
1、根据图纸，分析零件结构，确定造型方法和加工方案 重点难点 2、深入理解各种造型命令的使用条件及使用方法、各种加工方法的使用场合 3、熟悉布尔运算和分模方法 教学手段 多媒体教学、仿真软件教学 学习内容： 1、分析零件图，了解该零件的基本结构；
通过零件图，可以了解到该零件的主体结构由若干实体组成。 （1）头部为几段回转实体；
（2）中部为由A-A剖面所示截面形状的实体；
（3）尾部为带有一定的拔模斜度的实体，其主要形状尺寸可从主视图看到； （4）从主视图和俯视图可知，尾部和主体中部之间有筋板连接；
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（5）从俯视图可看出靠近尾部有一对“翅膀”，并带有拔模斜度，其基本形状可从左视图看到；
（6）整个零件圆角过渡较复杂，极易出错，是造型中的难点。 2、针对各部分结构特点，确定造型的方法，完成零件造型；
（1）主体头部各段为回转体，可由旋转增料方式生成实体；
（2）主体中部由于截面相同，可由拉伸增料方式生成实体； （3）尾部可由增加拔模斜度的拉伸增料方式生成实体； （4）进行筋板造型；
（5）由于“翅膀”具有独立的外形，可考虑单独造型，再通过布尔运算与主体相结合。 （6）通过实体过渡功能按图纸要求完成相关圆角过渡。
（7）通过系统提供的型腔生成功能及分模功能作出零件的模具。 3、根据零件加工表面及结构特点，制定加工方案，生成加工轨迹。
该零件为型腔加工，腔内由具有一定拔模斜度的平面和曲面组成，因此可以进行等高线粗、精加工。
因为模具造型后方向和加工方向不一致，加工前要首先确定加工坐标系。
工作内容：
（一）实训目的与要求
1、能够通过零件图，确定零件造型方法。 2、熟悉布尔运算和分模方法。
3、能够根据零件形状及加工要求确定加工方法及相关参数。 （二）实训时间：180分钟 （三）实训内容：
根据工作任务中图形所示尺寸，绘制该零件造型的操作步骤如下： 1、主体头部造型
（1）绘制轮廓线
① 按F7键，将当前工作平面切换为XOZ面。 ② 单击“直线”按钮，选择“水平/铅垂线”、“水平+铅垂”，输入长度“76”，拾取坐标原点定位，完成十字线的绘制，结果如图6-42所示。
图6-42 十字线绘制 图6-43 等距线的绘制
③ 单击“等距线”按钮，选择“单根曲线、等距”方式，将铅垂线分别向左等距
55.6和105，向右等距3，将水平线向上等距38和42，结果如图6-43所示。
④ 单击“曲线过渡”按钮
，选择“尖角”方式，依次拾取直线①和②、③和②、
④和⑤、③和④，结果如图6-44所示。
⑤ 单击“直线”按钮
，选择“角度线”方式，选择“X轴夹角”输入角度“30”，
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拾取直线⑥和角度线，结果如图6-45所示。
选A点为直线第一点，绘制30°角度线；单击“曲线过渡”按钮，选择“尖角”方式，
图6-44 尖角过渡 图6-45 角度线与尖角过渡
⑥ 点击“圆弧”按钮，选择“三点圆弧”方式，捕捉直线①的两端点及直线⑥与直
线⑦的交点，结果如图6-46所示。
（2）生成实体
① 单击零件特征树的“
图6-46 绘制圆弧与裁剪 图6-47 绘制草图
”，选定该平面为“草图”基准面，单击右键，在弹
出的快捷菜单中，选择“创建草图”，进入草图状态。
② 单击“曲线投影”按钮，拾取各轮廓线，单击“曲线裁剪”按钮，裁剪多余线，绘制草图，结果如图6-47所示。
③ 单击“旋转增料”按钮，选择“单向旋转”方式，输入角度“360”，拾取图6-47的草图和过X轴直线⑥，生成主体头部造型，结果如图6-48所示。
图6-48 “主体头部造型”结果 图6-49 “建立基准面”结果
④ 单击“过渡”按钮，选择“等半径”过渡方式，输入过渡半径为“3”，拾取外圆
棱边完成R3圆角过渡，结果如图6-49所示。 2、主体中部造型
① 单击“构造基准面”按钮，选择“过点且平行平面确定基准面”方式，单击零件特征树的“ ”、拾取图中所示A点，建立一个基准面，结果如图6-49所示。 ② 在特征树中，右键单击上述基准面，在弹出的快捷菜单中，选择“创建草图”，进入草图状态。
③ 按“F5”键，显示XOY面。
④ 单击“直线”按钮，选择“水平/铅垂线”、“水平+铅垂”，输入长度“100”，拾取坐标原点定位，完成十字线的绘制。单击“等距线”按钮，选择“单根曲线、等距”方式，将铅垂线向右等距29，将水平线向上、向下等距29。单击“圆”按钮点为圆心，绘制半径为“40”的圆，结果如图6-50所示。
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，以坐标原
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图 6-50 绘制辅助线 图 6-51 绘制圆弧 图 6-52 删除结果
⑤ 单击“平移”按钮，选择“两点”、“移动”、“非正交”，拾取圆，以圆与水平线交点为基点，移至B点。单击“曲线裁剪”按钮，裁剪圆弧，结果如图6-51所示。
⑥ 单击“删除”按钮⑦ 单击“阵列”按钮
，删除除左段圆弧外所有线，结果如图6-52所示。 ，选择“圆形”、“均布”，输入份数“4”，拾取圆弧，以坐标
原点为中心点，完成阵列结果如图6-53所示。
图 6-53 阵列结果 图 6-54 圆弧过渡结果
⑧ 单击“曲线过渡”按钮，选择“圆弧过渡”方式，输入过渡半径为8，选择“裁剪曲线一和裁剪曲线二”，分别拾取相邻两段圆弧，结果如图6-54所示。
⑨ 按“F2”键，退出草图状态。按F8键，轴测图显示。
⑩ 单击“拉伸增料”
按钮，选择“固定深度”，选择“反向拉伸”方式，输入深度
为“92”，拉伸对象为图6-54所示“草图”，结果如图6-55所示。
图 6-55 主体中部造型 图6-56 主体尾部圆柱体造型
3、主体尾部造型 （1）生成尾部圆柱体
① 单击“显示旋转”按钮
，拖动鼠标指主体中部左侧面，选定该平面为“草图”基
准面，单击右键，在弹出的快捷菜单中，选择“创建草图”，进入草图状态。
② 单击“圆”按钮，选择“圆心_半径”、以坐标原点为圆心，绘制半径为35的圆。
③ 按“F2”键，退出草图状态。
④ 单击“拉伸增料”按钮，选择“固定深度”输入深度为“82”，取消“反向拉伸”方式，结果如图6-56所示。
（2）绘制尾座轮廓线
① 按“F7”键，显示XOZ面。
② 单击“直线”按钮，选择“水平/铅垂线”、“水平+铅垂”，输入长度“30”，分别以（-279，0，0）、（-284，0，50）点定位，完成两十字线的绘制，结果如图6-57所示。
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③ 单击“等距线”按钮，选择“单根曲线、等距”方式，将⑩线向左、向右等距3，单击“圆”按钮，选择“圆心_半径”、分别以C、D点为圆心，绘制半径为“27”的两圆；单击“直线”按钮，直线连接两圆上部切点；单击“曲线裁剪”按钮，裁剪两相交圆内部分，结果如图6-58所示。
④ 单击“直线”按钮，选择“角度线”方式，选择“Y轴夹角”，分别输入角度“30”、“45”，捕捉切点为直线第一点，分别绘制30°、45°角度线，结果如图6-59所示。 ⑤ 单击“等距线”按钮，选择“单根曲线、等距”方式，将⑩线向右等距100，将图6-60中的⑧线向上等距47.5、51.5向下等距35，将⑨线向右等距64，结果如图6-60所示。
图 6-57 绘制十字线 图 6-58 绘制两圆
图 6-59 绘制30°和45°切线 图 6-60 绘制等距线
⑥ 单击“曲线裁剪”按钮，裁剪两切线之间的圆弧。 ⑦ 单击“曲线过渡”按钮，选择“尖角”方式，依次拾取直线⒂和⒅、⒀和⒅、⒃和⒀、⒂和⑨、⑨和⒄、⒁和⑿，结果如图6-61所示。
图 6-61 尖角过渡结果 图 6-62 15°角度线
⑧ 单击“直线”按钮，选择“角度线”方式，选择“Y轴夹角”输入角度“15”，
选直线⒁和⑿交点为直线第一点，绘制15°角度线；结果如图6-62所示。
（3）尾座造型
① 单击“构造基准面”“
基准面。
按钮，选择“等距面确定基准面”方式，单击零件特征树的
”为“构造条件”，输入距离为35，在距离XOZ平面右侧35mm处建立一个
② 在特征树中右键单击该基准面面，在弹出的快捷菜单中，选择“创建草图”，进入草
图状态。
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③ 单击“曲线投影”按钮 ，拾取尾座各轮廓线，绘制草图。 ④ 单击“拉伸增料”按钮，选择“固定深度”，输入深度为“35”，增加拔模斜度，输入角度“5”，选择“反向拉伸”、“向外拔模”完成右侧尾座造型，结果如图6-63所示。 “
⑤ 单击“构造基准面”按钮，选择“等距面确定基准面”方式，单击零件特征树的
”为“构造条件”，输入距离为“-35”，在距离XOZ平面左侧35mm处建立一
个基准面。同样方法，去除“反向拉伸”选项，完成右侧尾座造型，结果如图6-64所示。
（4）修整尾座
① 单击图6-65所示平面，选定该平面为“草图”基准面，单击右键，在弹出的快捷菜单中，选择“创建草图”，进入草图状态。
图 6-63 尾座右侧造型 图 6-64 尾座左侧造型
图 6-65 尾座左侧造型 图 6-66 拉伸除料
② 单击“曲线投影”按钮③ 单击“拉伸除料”按钮图6-66所示。
（5）生成筋板
，拾取实体边界绘制草图，如图6-65所示。
，选择“固定深度”，输入深度“100”，完成除料结果如
① 单击零件特征树的“ ”，为基准面。拾取该平面，单击右键，在弹出的快捷菜单中，选择“创建草图”，进入草图状态。
② 单击“曲线投影”按钮③ 单击“筋板”按钮6-68所示。
（6）相应部分圆弧过渡
① 单击“过渡”按钮，选择“等半径”过渡方式，输入过渡半径为“5”，拾取图6-69（a）两条线，完成过渡结果如图6-69（b）所示。
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，拾取图6-67两条线，绘制草图。
，选择“双向加厚”，输入厚度“30”，生成筋板，结果如图
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图6-67 筋板草图 图6-68 生成筋板
(a)圆角过渡的棱边 （b）过渡结果
图 6-69 R5圆角过渡
② 单击“过渡”按钮，选择“等半径”过渡方式，输入过渡半径为“20”，拾取图6-70（a）两条线，完成R20圆角过渡，结果如图6-70（b）所示。
(a)圆角过渡的棱边 （b）过渡结果
图 6-70 R20圆弧过渡
③ 单击“显示旋转”按钮，拖动鼠标指向尾座侧面，单击“过渡”按钮，选择“等半径”过渡方式，输入过渡半径为“20”，拾取图6-71（a）两条线，完成R20圆角过渡，结果如图6-71（b）所示。
(a)圆角过渡的棱边 （b）过渡结果
图 6-71 R20圆弧过渡
④ 做R5～R10的变半径过渡
单击“过渡”按钮，选择“变半径”过渡方式，输入过渡半径为“20”，依次拾取图6-72（a）图示的圆弧边六条轮廓线，对应“顶点0”到“顶点6”七个顶点依次输入半径“10”、
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“9”、“8”、“5”、“8”、“9”、“10”，完成圆弧段变半径圆角过渡，结果如图6-72（b）所示。
(a)圆角过渡的棱边及顶点 （b）过渡结果
图 6-72 变半径圆弧过渡
⑤ 做如图6-73（a）所示棱边，R5外圆角过渡，结果如图6-73（b）所示。
(a)圆角过渡的棱边 （b）过渡结果
图6-73 R5外圆角过渡及结果
⑥ 做如图6-73（a）所示棱边，R5内圆角过渡，结果如图6-74（b）所示。 ⑦ 做筋板R15圆角过渡，结果如图6-75（b）所示。
⑧ 做筋板R5圆角过渡，结果如图6-76所示。
⑨ 做锥面部分R40圆角过渡
单击“过渡”按钮，选择“等半径”过渡方式，输入过渡半径为“40”，拾取锥面，完成过渡，结果如图6-77（b）所示。
(a)圆角过渡的棱边 （b）过渡结果
图6-74 R5内圆角过渡及结果
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(a)圆角过渡的棱边 （b）过渡结果
图6-75 R15圆角过渡及结果
4、保存文件：选择“文件”菜单下“保存”，保存文件名为“主体 . mxe”。 5、双翼造型 （1）拷贝线条 ① 单击“拷贝”按钮② 单击“新建”按钮
，按空格键，选择“拾取所有”，右键结束命令。 ，建立一个新的“左翼 . mxe”文件。
图7-76 R12圆角过渡及结果
(a)圆角过渡的拾取的棱边 （b）过渡结果
(a)过渡拾取的锥面 （b）过渡结果
图6-77 R40圆角过渡及结果
图 6-78 拷贝线条 图6-79 构建基准面
③ 单击“粘贴”按钮中，如图6-78所示。
（2）绘制双翼草图
，将刚拷贝的所有线，全部粘贴到新建的“左翼 . mxe”文件
① 按“F7”键，显示XOZ面。 ② 单击“等距线”按钮
101.6。
，选择“单根曲线、等距”方式，将原点铅垂线向左等距
③ 单击“构造基准面”按钮，选择“过点且平行平面确定基准面”方式，单击零件特征树的“ ”、拾取图中所示E点，建立一个基准面，结果如图6-79所示。
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取坐标原点定位，完成十字线的绘制。
⑥ 单击“圆”按钮
④ 在特征树中，右键单击上述基准面，在弹出的快捷菜单中，选择“创建草图”，进入草图状态，按“F5”键，显示XOY面。
⑤ 单击“直线”按钮，选择“水平/铅垂线”、“水平+铅垂”，输入长度“144”，拾
，选择“圆心_半径”、以坐标原点为圆心，绘制半径为42的圆。
，选择“单根曲线、等距”方式，将水平线向上、向下等距，选择“两点线”、“单个”、“非正交”，连接两等距线端点，
⑦ 单击“等距线”按钮“10”，单击“直线”按钮结果如图7-80所示。 ⑧ 单击“直线”按钮
，选择“两点线”、“单个”、“非正交”，画如图6-81所示四条
，裁剪圆内侧
切线，单击“删除”按钮，删除圆内所有线条，单击“曲线裁剪”按钮
圆弧，结果如图6-81所示。
图 6-80 绘制左翼草图 图6-81 草图结果
⑨按“F2”键，退出草图状态。按F8键，轴测图显示结果如图6-82所示。
图 6-82 草图结果轴测图 图 6-83 拉伸增料
（3）制作左翼
① 单击“拉伸增料”如图6-83所示。
按钮，选择“固定深度”，输入深度为“38”，完成造型，结果
② 单击“拔模”按钮，选择“中立面”，输入拔模角度为“5”，选择如图6-83所示
中性面和拔模面，生成拔模实体。
③ 单击“扫描面”
按钮，输入起始距离“-50”、扫面距离“100”，按空格键，在弹
出的菜单中选择“Z轴正方向”，拾取如图7-84所示直线，结果如图6-84所示。
④ 单击“曲面裁剪除料”按钮
，拾取扫描面，得到结果如图6-85所示。
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⑤ 保存文件，并选“文件”菜单中“另存为”，在弹出的对话框中，输入文件名为“左翼”，保存类型选“Parasolid x_t（*.x_t）”文件，点取“保存”按钮，完成保存操作。
图 6-84 拔模 图 6-85 曲面裁剪左翼除料
（4）制作右翼
① 在零件特征树中，右键点击“裁剪0”，选择“删除”，删除前面所做的“曲面裁剪除料”， 右键点击“拔模0” ，选择“删除”删除拔模特征。
② 单击“拔模”
按钮，选择“中立面”，输入拔模角度为“5”，中性面选择上次拔
模的对立面，其它选项和设置不变。
③单击“曲面裁剪除料”按钮，拾取扫描面，选中“除料方向选择”复选框，得到结果如图6-86所示。
④ 保存，文件名为“右翼 . mxe”。
图 6-86 曲面裁剪右翼除料 图 6-87 布尔运算结果
（5）制作双翼
① 在右翼中并入左翼
打开“右翼 . mxe”文件，单击“实体布尔运算”
按钮，选择“左翼 . X_T”文件，
点击“打开”，弹出“实体布尔运算”对话框，在布尔运算方式中，选择“当前零件∪输入零件”运算，拾取坐标原点为定位点，在定位方式中，选择“拾取定位的X轴”，拾取过X轴直线，完成布尔运算，结果如图6-87所示。
② 为观察方便，鼠标点击 “编辑”菜单中“隐藏”，按“w”键全部选中，点击鼠标右键确认，将屏幕上的线、面全部隐藏。 ③ 选“文件”菜单中“另存为”，在弹出的对话框中，输入文件名为“双翼”，保存类型选“Parasolid x_t（*.x_t）”文件，点取“保存”按钮，完成保存操作。
6、在主体中并入双翼
打开“主体 . mxe”文件，单击“实体布尔运算”
按钮，选择“双翼.X_T”文件，点击“打开”， 图6-88 并入双翼结果
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弹出“实体布尔运算”对话框，在布尔运算方式中，选择“当前零件∪输入零件”运算，拾取坐标原点为定位点，在定位方式中，选择“拾取定位的X轴”，拾取过X轴直线，完成布尔运算；隐藏全部线、面，结果如图6-88所示。
7、双翼圆角过渡
① 拾取如图6-89（a）所示棱边，进行R5内圆角过渡，结果如图6-89（b）所示。 ②拾取如图6-90（a）所示棱边，进行R3外圆角过渡，结果如图6-90（b）所示。 ③拾取如图6-91（a）棱边，进行R3内圆角过渡，结果如图6-91（b）所示。
④拾取如图6-92（a）相贯处棱边，进行R5圆角过渡，结果如图6-92（b）所示。 注：不可同时选取两条对称的相贯线，要分别选取，分别过渡。
(a)圆角过渡的棱边 （b）过渡结果
图6-89 R5内圆角过渡及结果
(a)圆角过渡的棱边 （b）过渡结果
图6-90 R3外圆角过渡及结果
(a)圆角过渡的棱边 （b）过渡结果
图6-91 R3内圆角过渡及结果
(a)圆角过渡的棱边 （b）过渡结果 图6-92 相贯线圆角过渡及结果
⑤ 拾取两翼棱边，进行R5圆角过渡，结果如图6-93所示。
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图6-93 两翼棱边R5圆角过渡 图6-94 拔模面R3圆角过渡
⑥ 拾取拔模侧面，进行R3圆角过渡，结果如图6-94所示。 最后零件造型结果如图6-95所示。
图6-95 机头热锻件实体造型
8、生成模具 （1）缩放
以上尺寸为热锻件冷却后尺寸，考虑1.5%的冷缩率，在生成模具前，应做实体放大处理。单击单击“缩放”间放大。
（2）型腔 单击单击“型腔”
按钮，输入收缩率为“0”，毛坯放大尺寸X、Y、Z三轴正负方向按钮，选择基点为“零件质心”，输入收缩率为“1.5”，使零件瞬
均为“10”，完成型腔设置，结果如图6-96所示。
图6-96 生成型腔 图6-97 生成扫描面
（3）分模
① 做分模面：
按“F7”键，显示XOZ面。单击“直线”按钮“点方式”，拾取坐标原点，沿X轴画一水平线。
单击“曲线拉伸”按钮
，将水平线两端拉伸到型腔外侧。
，选择“两点线”、“单个”、“正交”、
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单击“扫描面”按钮
正方向”，拾取水平线，结果如图6-97所示。
② 分模：单击“分模”按钮
，输入起始距离“-60”、扫描距离“160”，扫描方向为“Z轴
，选取“曲面分模”，拾取扫描面，完成分模，隐藏扫
描面和水平线，结果如图7-98所示。
以上完成了如图6-41所示零件的模具造型，保存文件名为“锻件左模具.x_t”。
如图6-98所示的模具造型可以看出，模具型腔方向为水平方向（图中Y轴正方向），无法加工，因此加工前，要调整加工坐标系，使模具型腔方向为竖直方向（即Z轴的负方向），进而符合加工方向。
图6-98 分模结果（锻件左模具） 图6-99 换向结果（锻件右模具）
1、换向
（1）单击“新建”按钮（2）单击“直线”按钮
，按F8键，显示轴测图。 ，选择“两点线”、“单个”、“正交”、“点方式”，拾取坐标
按钮，选择“锻件右模具.X_T”文件，点击“打开”，
原点，沿X轴正向画一水平线。
（3）单击“实体布尔运算”
弹出“实体布尔运算”对话框，在布尔运算方式中，选择“当前零件∪输入零件”运算，拾取坐标原点为定位点，在定位方式中，选择“拾取定位的X轴”，选择过X轴直线，输入旋转角度“270”，完成布尔运算；隐藏水平线，结果如图6-99所示。
2、设定毛坯尺寸：
单击加工管理特征树的“完成毛坯尺寸的设定。
1、 高线粗加工
单击“等高线粗加工”按钮，选择在参数表中输入合理参数，如图6-100所示。Z的加工范围取值为（-1～-80），刀具选择为φ10的平底铣刀，加工余量取0.5mm。拾取加工模型为加工对象，生成加工轨迹如图6-101所示。
2、 等高线精加工
单击“等高线精加工”按钮，选择在参数表中输入合理参数，如图6-102所示。Z的加工范围取值为（-1～-80），刀具选择为φ6的球铣刀。拾取加工模型为加工对象，生成加工轨迹如图6-103所示。
”，选择“参照模型”方式，点击“参照模型”按钮，
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（a）加工参数1 （b）加工参数2
图6-100 等高线粗加工参数
图6-101 等高线粗加工轨迹
（a）加工参数1 （b）加工参数2
图6-102 等高线精加工参数
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图6-103 等高线精加工
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