基于CAXA的战斗机工艺品模型的设计及制作

　　CAXA软件是一种全中文、面向数控机床的三维CAD/CAM软件。其具有强大的实体造型、曲面造型等功能和优质高效工艺性的数控自动加工特点，主要用于加工具有复杂三维曲面的零件。借助于CAXA软件，笔者完成了一战斗机工艺品模型的外形设计、三维造型、程序后置处理、数控自动加工及实体装配的整个过程。

1 外形设计

　　参考军事网站资料及相关军事书籍，充分考虑结构合理，美观耐用，精致小巧，适宜摆放在书桌上，方便作为工艺品进行展示的特点，结合CAXA软件造型的参数设置、现有的机床加工设备及加工工艺合理性的要求，我们将战斗机上模、下模设计成如图1所示的外形。

图1 战斗机上、下模设计图

2 三维造型

　　根据战斗机上模、下模设计图纸的尺寸要求，结合美观的特点，采用CAXA软件三维造型中扫掠、拉伸、旋转、桥接等曲面造型方式，分别完成对战斗机上模、下模的建模造型。

3 加工工艺分析

　　3.1 战斗机上、下模的加工工艺

　　根据战斗机上、下模的设计图及造型图，由于战斗机上、下模含有大量曲面造型，所以我们采用加工中心（型号HASS VF1）数控加工。可以用φ8mm立铣刀进行粗加工，再用φ4mm球头铣刀进行精加工，采用精密平口钳夹具进行装夹。

　　在加工完成后，需要去除残料，因为加工中心去除残料不方便，我们决定选用数控线切割进行EDM（数控电火花线切割）加工去除残料的加工工艺方法。考虑到材料为铝(AL)，普通快走丝数控线切割机床不容易导电，我们选用了慢走丝数控线切割机床（型号DK7732），装夹方式采用钻夹头夹具装夹，利用数控线切割机床进行EDM加工将模型与底部的残料成功分离。

　　3.2 战斗机支撑脚的加工工艺

　　战斗机支撑脚以外圆轮廓的中心线为定位基准，由于支撑脚是圆柱形台阶轴，因此采用普通车床(型号CDS6136)三爪自定心卡盘装夹，装夹时工件需保持垂直，由于零件比较小，所以支撑脚轴中间的滚轮槽采用数控线切割机床进行电火花线切割的加工方法。

　　3.3 战斗机滚轮的加工工艺

　　从精致美观和方便观察角度考虑，滚轮采用紫铜作为原材料。因为滚轮属于轴类零件，装夹方式采用普通车床三爪卡盘自定心装夹。加工时车削好端面之后先打轴孔，打完轴孔再进行割断，轴孔中间可以穿一根铜丝作为滚轴，两头铆接，以方便战斗机滚轮前后滚动。

　　3.4 切削三要素的计算及选择

　　影响切削用量的因素一般有刀具材料、零件材料、刀具类型、刀具直径、加工方式、尺寸要求、表面粗糙度及加工效率等，可以通过查机械加工工艺手册，根据切削要素计算公式计算确定合理的切削用量。这里选取战斗机上模粗加工时的切削三要素计算及选择为例进行说明。

　　(1)切削速度计算

n=1000Vc/πD

　　式中，

　　D为铣刀直径；

　　π为圆周率，π=3.14；

　　n为主轴转速；

　　Vc为切削速度。

　　粗加工选择φ8硬质合金刀立铣刀，查《机械加工工艺手册》，Vc -般选择70-90m/nun、铣刀直径φ8mm，则将π=3.14、D=8mm、Vc=75mm/min代人公式π=1000Vc/πD=(1000×75)÷(3.14×8)r/min=2985.66r/min。圆整后取3000r/min。

　　(2)进给量计算

Vf=f×n=fz×z×n

　　式中，

　　Vf为进给速度；

　　f为每转进给量；

　　fz为每齿进给量；

　　n为铣刀转速；

　　z为铣刀齿数。

　　可得每转进给量f=z×fz。

　　查《机械加工工艺手册》fz选择0.2-0.3mm，主轴转速已选3 000 r/min，若选择每齿进给量为0.2mm，则Vf=fz×z×π=0.2×4×3000mm/min=2400mm/min，因而工作台的进给速度选为2400mm/min。