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1、车模 3D综合加工应用案例,车模设计与制作是大学生机械创新设计与制造比赛中三维设计与制造项目的内容，本次讲座主要围绕其3D加工方面的知识内容来进行,一、汽车模型数据的获取和 3D车模的图形构建,车模主体测量点云：,汽车模型数据的获取除可采用常规的测量方法外，也可采用三坐标测量机及光栅扫描仪的测量方法。小汽车模型形状虽复杂，但属具有较多有序点的曲面，采用三坐标测量机测量，可既提高工作效率又保证了测量的精确度。 对汽车实物模型进行分区测量后获得大量有序的点数据，组合后可得到图1所示一半图形的合成点云数据，再以 合适的数据格式输出到指定的目录中，即可提供给其它 CAD设计软件使用。,图一 车模主体测
2、量点云,一、汽车模型数据的获取和 3D车模的图形构建,3D车模的图形构建可利用功能强大的PRO/E、CATIA等专业CAD软件，导入点云数据后进行由点到线、由线到面的几何建模过程，分别绘制出车模的主体、底盘、车轮等曲面模型。如图二所示：,图二 车模主体、底盘、车轮的3D模型,二、基于工艺的车模零件结构改进设计,整个车模的设计制作分为主体、底盘和车轮三部分，将主体和底盘分开是为减轻车模的重量需将内腔掏空而考虑的，车轮则采用独立加工后通过螺钉安装到车模底盘上。主体和底盘若按图二那样以最大面分割设计来独立制作，可以将车模内腔最大限度的掏空，但将增加主体和底盘侧面加工的难度及装夹次数。 基于加工工艺方
3、面的考虑，我们把主体和底盘整合到一起，将底盘后方局部深腔部分与主体做成一个整体，而底盘前方则修改设计成一个薄盖板的形式独立加工，最后嵌入装配到车模中。这样既可方便地进行主体大腔体内掏空的加工，又降低了车模各个侧面加工的工艺难度和装夹次数，同时也使底盘的加工变得容易。改进后的结构形式如图三所示。,二、基于工艺的车模零件结构改进设计,改进后的车模结构形式：,图三 改造后的车模主体和底盘结构,三、底盘的加工工艺与刀路设计,底盘零件反面为平面，主要加工为正面的槽形铣削、曲面铣削、螺钉沉孔 加工及侧向车轮让位槽、车轮安装轴孔加工。其工艺与刀路设计如下：,备料 铣六面 台钳中竖立装夹，铣侧面缺口槽、钻孔,
4、图四 底盘侧面缺口盘加工,三、底盘的加工工艺与刀路设计,翻面，铣另一侧面的缺口槽、钻孔 台钳中平放偏装，弧形边廓伸出钳口范围，进行正面弧形 边廓铣削、槽形铣削、曲面铣削、点孔、钻孔、沉孔,图五 底盘加工工序,四、主体的加工工艺与刀路设计,主体零件的加工比较复杂，加工面多，需要多次装夹。按装夹次数分为 4道工序，分别需要进行反面内腔加工、顶部曲面加工、侧散热风槽加工和右侧局部曲面加工、后侧曲面加工和左侧局部 曲面加工。为便于翻面后的装夹定位，反 面内腔加工时中部外侧将保留直边面不作加工，左右方向可利用底盘嵌入的直边配合面定位。其工艺与刀路设计如下：,四、主体的加工工艺与刀路设计,备料 铣六面 台
5、钳装夹，反面内腔挖槽粗切、内腔曲面精修、底盘嵌入配合面铣削、 螺钉孔加工、尾端筋板曲面精修、外框曲面加工至最大分界面处；,图六 车模主体反面加工工序,四、主体的加工工艺与刀路设计,台钳装夹，正面粗切、正面曲面精修、缝线刻铣加工,图七 车模主体正面加工工序,四、主体的加工工艺与刀路设计,利用卧式加工中心，压板螺钉固定，一次装夹中实现 前侧散热风槽的铣削加工和右侧曲面铣削加工,图八 车模主体侧面加工工序（一）,四、主体的加工工艺与刀路设计,在卧加上调头装夹后，进行后侧曲面加工、 刻字加工和左侧曲面铣削加工,图九 车模主体侧面加工工序（二）,四、车轮的加工工艺与刀路设计,车轮零件采用铝棒料，先在数控
6、车床上进行滚花、钻孔和车削 加工，再在数控铣床或加工中心上进行轮毂曲面铣削。其工艺 及刀路设计如下：,图十 车轮零件车削加工工序,备料 滚花、钻孔、车阶梯面、切槽、倒角和切断,四、车轮的加工工艺与刀路设计,图十一 车轮零件铣削加工工序,三爪卡盘装夹，钻孔、曲面铣削,五、注意事项,每工序加工前后应检查并去除毛刺，特别是装夹定位面上的毛刺 注意对主体和底盘具装配关系尺寸的保证，可在底盘加工完成后测量实际尺寸，再调整主体上嵌入配合面刀路的精修量来进行控制 由于主体前侧冷却风槽加工使用的刀具较小，应特别注意其加工工艺参数，刀路设计时必须注意进刀方位，防止刀具损伤 因刻线采用锥形刀，应特别注意其深度的控制，深度过大则容易造成字迹模糊。,
