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SOLIDWORKS制作麻花钻头模型
2018-03-03 来源：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SOLIDWORKS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以下要点：
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度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”、“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下图所示草图，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。
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下图所示草图。（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。
三、创建横截面
选择凸台实体的右平面，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（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。
2、以原点为圆心绘制两个圆，绘制过圆心的两条线（1、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。
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。
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”。
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。
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。
8、选择圆弧3与构造线内圆，添加几何关系，使之相切。
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°。
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”。
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。
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”。
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。
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。
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。
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度；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。
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。
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图所示草图，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。
单击特征工具栏“圆周整列“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。
至此，麻花钻头模型制作完毕，我们最后可以为其赋予材质，使其更具有真实感。
麻花钻的三维建模有以下要点：
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度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”、“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下图所示草图，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。
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下图所示草图。（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。
三、创建横截面
选择凸台实体的右平面，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（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。
2、以原点为圆心绘制两个圆，绘制过圆心的两条线（1、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。
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。
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”。
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。
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。
8、选择圆弧3与构造线内圆，添加几何关系，使之相切。
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°。
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”。
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。
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”。
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。
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。
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。
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度；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。
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。
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图所示草图，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。
单击特征工具栏“圆周整列“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。
至此，麻花钻头模型制作完毕，我们最后可以为其赋予材质，使其更具有真实感。
