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凸缘 筒形件 拉伸 切边 模具设计 全套 12 十二 cad

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摘  要

本设计课题介绍了罩盖类拉深冲裁模具的结构设计及工作过程。针对零件挤切后口部呈尖锐刃口状现象，改进了模具结构，消除部分加工缺陷，体现了冲压工艺先进性和高效性,有一定的设计意义。通过对工艺零件的工艺分析及模具结构设计, 巩固所学的知识、熟悉有关资料,树立正确的设计思路,加强了对模具的整体认识,提高自己的实际模具设计工作能力。

本计运用了冲压成形模具设计的基本知识，首先对整个零件的了解分析工艺参数,冲压工艺性能,然后确定冲压模的结构形式，工零部件的设计与计算，拉深和切边在两个工序上完成，本副模具优点结构简单紧凑，易于加工维修，缺点取件可能不太方便。

关键词：工艺分析； 拉深成形；切边；模具结构；筒形件拉伸

内容简介：

河南机电高等专科学校 毕业设计说明书 毕业设计 题目： 方凸缘 拉 深 冲裁 模 具 设计 系 部 材料工程系 专 业 模具设计与制造 班 级 模具 065 学生姓名 胡昆朋 学 号 061304530 指导教师 于智宏 2009 年 3 月 15 日 筒 形件拉深模具设计 摘 要 本设计课题介绍了罩盖类拉深冲裁模具的结构设计及工作过程。 针对零件挤切后口部呈尖锐刃口状现象，改进了模具结构，消除部分加工缺陷， 体现 了 冲压工艺先进性和高效性 , 有一定的设计意义。通过对工艺零件的工艺分析及模具结构设计 , 巩固所学的知识、熟悉有关资料 , 树立正确的设计思路 , 加强了对模具的整体认识 , 提高自己的实际模具设计工作能力。 本计运用了冲压成形模具设计的基本知识，首先对整个零件的了解分析工艺参数 , 冲压工艺性能 , 然后确定冲压模的结构形 式，工零部件的设计与计算，拉深和切边在 两 个工序上完成，本副模具优点结构简单紧凑，易于加工维修，缺点取件可能不太方便。 关键词 ：工艺分析； 拉深成 形 ；切边；模具结构； 筒 形 件 拉伸 . 筒 形件拉深模具设计 on of of ie of a of of of to of to of of of of of of in a of be 1 1 绪论 模具是制造业的一种基本工艺装备，它的作用是 控制和限制材料（固态或液态）的流动，使之形成所需要的形体。用 模具 制造零件以其效率高，产品质量好，材料消耗低，生产成本低而广泛应用于制造业中。 模具生产技术水平的高低是衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志，它在很大程度上决定模具工业既是高新技术产业的一个组成部分，又是高新技术产业化的重要领域。模具在机械，电子，轻工，汽车，纺织，航空，航天等工业领域里，日益成为使用最广泛的主要工艺装备，它承担了这些工业领域中 60 90 的产品的零件，组件和部件的生产加工 。 20世纪 80年代开始，发达工业国家的模具工业已从机床工业中分离出来，并发展成为独立的工业部门，其产值已超过机床工业的产值。改革开放以来，我国的模具工业发展也十分迅速。近年来，每年都以 15的增长速度快速发展。许多模具企业十分重视技术发展。加大了用于技术进步的投入力度，将技术进步作为企业发展的重要动力。此外，许多科研机构和大专院校也开展了模具技术的研究与开发。模具行业的快速发展是使我国成为世界超级制造大国的重要原因。今后，我国要发展成为世界制造强国，仍将依赖于模具工业的快速发展，成为模具制造强国。 内模具的现状和发展趋势 内模具的现状 我国模具近年来发展很快， 目前，我国制造业的资源已突破了企业 社会 国家的界线，制造业的国际化已是一个客观事实。 近几年，我国模具产业总产值保持 13% 的年增长率（据不完全统计， 2004年国内模具进口总值达到 600 多亿，同时，有近 200 个亿的出口），到 2005年模具产值预计为 600 亿元，模具及模具标准件出口将从现在的每年 9000多万美元增长到 2005年的 2 亿美元左右。单就汽车产业而言，一个型号的汽车所需模具达几千副，价值上亿元，而当汽车更换车型时约有 80% 的 模具需要更换。 在模具工业的总产值中，冲压模具约占 50% ，塑料模具约占 33% ，压铸模具约占 6%，其它各类模具约占11% 。 2 我国 20000 多个模具生产厂点，从业人数五十多万。除了国有的专业模具厂外，其他所有制形式的模具厂家，包括集体企业，合资企业，独资企业和私营企业等，都得到了快速发展。其中，集体和私营的模具企业在广东和浙江等省发展得最为迅速。例如，浙江宁波和黄岩地区，从事模具制造的集体企业和私营企业多达数千家，成为我国国内知名的 “ 模具之乡 ” 和最具发展活力的地区之一。在广东，一些大集团公司和迅速崛起的乡镇企业， 为了提高其产品的市场竞争能力，纷纷加入了对模具制造的投入。例如，科龙，美的，康佳和威力等知名集团都建立了自己的模具制造中心。中外合资和外商独资的模具企业则多集中于沿海工业发达地区，现已有几千家。 尽管我国模具工业有了长足的进步，部分模具已达到国际先进水平，但无论是数量还是质量仍满足不了国内市场的需要，每年仍需进口 10多亿美元的各类大型，精密，复杂模具。与发达国家的模具工业相比，在模具技术上仍有不小的差距 。 虽然说我国模具业发展迅速，但远远不能适应国民经济发展的需要。我国尚存在以下几方面的不足 : 第一、 体制不 完善 ，基础薄弱 。 第二 、 开发能力 比 较差，经济效益欠佳 . 我国模具企业技术人员比例低，水平较低，且不重视产品开发，在市场中经常处于被动地位。 第三、 工 艺装备水平低，且配套性不好，利用率低 。 第四、 专 业化、标准化、商品化的程度低、协作差 。 第五、 模具 材料及模具相关技术落后 。 内模具的发展趋势 巨大的市场需求将推动中国模具的工业调整发展。 虽然我国的模具工业和技术在过去的十多年得到了快速发展，但与国外工业发达国家相比仍存在较大差距，尚不能完全满足国民经济高速发展的需求。未来的十 年，中国模具工业和技术的主要发展方向包括 以下几方面 : 1 ） 模具日趋大型化； 2） 在模具设计制造中广泛应用 术； 3 3） 模具扫描及数字化系统； 4） 在塑料模具中推广应用热流道技术、气辅注射成型和高压注射成型技术； 5 ） 提高模具标准化水平和模具标准件的使用率； 6 ） 发展优质模具材料和先进的表面处理技术； 7 ） 模具的精度将越来越高； 8） 模具研磨抛光将自动化、智能化； 9 ） 研究和应用模具的高速 测量技术与逆向工程； 10） 开发新的成形工艺和模具。 外模具的现状和发展趋势 用模具生产制作表现出的高效率、低成本、高精度、高一致性和清洁环保的特性，是其他加工制造方法所无法替代的。近几年，全球模具市场呈现供不应求的局面，世界模具市场年交易总额为 600 650 亿美元左右。美国、日本、法国、瑞士等国家年出口模具量约占本国模具年总产值的三分之一。 国外模具总量中 , 大型、精密、复杂、长寿命模具的比例 占到 50% 以上 ；国外模具企业 的组织形式 是 大而专 、 大而精 。 2004年中国模协在德国访问时，从德国 工、模具行业组织 模具协会了解到，德国有模具企业约 5000家。 2003年德国模具产值达 48亿欧元。其中（ 员模具企业有 90家，这 90家骨干模具企业的产值就占德国模具产值的90% ，可见其规模效益。 随着时代的进步和技术的发展， 国外的一些 掌握和能运用新技术的人才如模具结构设计、模具工艺设计、高级钳工及企业管理人才 ，他们的技术水平比较高故人均产值也较高我 国每个职工平均每年创造模具产值约合 1 万美元左右， 而 国外模具工业发达国家大多 15 20万美元，有的达到 25 30万美元。 国外先进国家模具标准件使用覆盖率达 70% 以上 ，而我国才达到 45 深件模具设计与制造方面 4 拉深是冲压基本工序之一，它是利用拉深模在压力机作用下，将平板坯料或空心工序件制成开口空心零件的加工方法。拉深不仅可以加工旋转体零件，还可以加工盒形零件及其他形状复杂的薄壁零件，但是，加工出来的制件的精度都很底。一般情况下，拉深件的尺寸精度应在 宜高于 拉深零件的结构工艺性是指拉深零件采用拉深成形工艺的难易程度。良好的工艺性是指坯料消耗少、工序少，模具结构简单、加工 容易，产品质量稳定、废料少和操作简单方便等。在设计拉深零件时，应根据材料拉深时的变形特点和规律，提出满足工艺性的要求。 1. 对拉深材料的要求 拉深件的材料应具有良好的塑性、低的屈强比、大的板厚方向性系数和小的板平面方向性。 2. 对拉深零件形状和尺寸的要求 (1) 拉深件的高度尽可能小，以便能通过 1 2 次拉深工序成形。 (2) 拉深件的形状尽可能简单、对称，以保证变形均匀。对于半敞开的非对称件，可成双拉深后再剖成两件。 (3) 有凸缘的拉深件，最好满足 d 凸 d+12t ，而求外轮廓与直壁断面最好形状相似，否则，拉 深困难，切边余量大。 (4) 为了使拉深件顺利进行，凸缘圆角半径 r 2t。当 r ，应增加整形工序。 3 对拉深零件精度的要求。 (1) 由于拉深件各个部位的料厚有较大的变化，所以对零件图上的尺寸应明确标注是外壁还是内壁。 (2) 由于拉深件有回弹，所以零件横截面的尺寸公差，一般都在 零件高于 ，应增加整形工序。 (3) 多次拉深的零件对外表面或凸缘的表面，允许有拉深过程中所产生的印痕和口部的回弹变形，但必须保证精度在公差允许范围之内。 形件 落料拉深模具设计的 步骤 5 1 、明 确设计任务书，收集有关资料 2 、工艺分析及工艺方案的制定 3 、工艺计算及设计 4 、模具结构设计 5 、画出模具 装配图 6 、编写技术文件 业设计的主要目的 毕业设计做为大学教学中的一个必不可少的环节，是对我们三年所学专业知识的最后一次也是最全面的一次检查。通过这次毕业设计可以很好的使我们辛勤的老师了解学生掌握知识的程度，也可以使我们很好的加强对专业知识的巩固，对以后我们踏足社会和在实践工作中起到了不可估量的作用。 毕业设计的主要目的有： 综合运用本专业所学课程的理论和生产实习知识，进行一次拉深 模具设计工作的实际训练，从而培养和提高学生自己的独立工作能力； 巩固 “ 冲压模具设计与制造 ” 等课程所学的内容，掌握模具设计的方法和步骤；掌握冲压模具设计与基本技能，如模具相关尺寸计算、绘图、查阅设计资料和手册，熟悉标准和规范等。 在完成大学三年的课程学习和课程、生产实习，我熟练地掌握了机械制图、机械设计、机械原理等专业基础课和专业课方面的知识，对于模具设计这个实践性非常强的设计课题，我们进行了大量的实习。在指导老师的细心指导下和在工厂师傅的讲解下，我们对于模具的设计和制造工艺有了系统而深刻的认识。同时在实习现 场亲手拆装了一些典型的模具实体并查阅了很多相关资料，通过这些实践，我们熟练掌握了模具的一般工作原理、制造、加工工艺。通过在图书馆借阅相关手册和书籍，更系统而全面了细节问题。们初步具备了设计工作者设计中，将充分利用和查阅各种资料，并与同学进行充分讨论，尽最大努力搞好本次毕业设计。 6 2 拉 深 件 工 艺 分 析 零件如左图所示材料： 钢厚度：生产批量：大批量图 0 制件图 根据零件结构可知： 此工件为 方 凸缘圆 形工件， 要求外形尺寸，没有厚度不变的要求。 此工件的形状满足拉深的工艺要求，可采用拉深工序加工 。 工件 各 圆角半径 r=3 于两倍的壁厚尺寸， 满足 拉深 对圆角半径的要求。 外 形尺寸为 公差等级为 足拉深工序对工件公差等级的要求。 用于拉深的材料的一般具有较好的塑性、低的屈强比、大的板厚方向性系数和小的板平面方向性。 20钢 是较普遍的材料， 拉深 性能好 ，其退火后并且满足拉深件对材料的要求，厚度为 深毛坯尺寸 计算 拉深件的工艺计算是拉深工艺设计中的一个环节，本制件的工艺计算属于最简单的。其主要的内容包括计算毛坯直径、决定拉深次数及确定压边装置等。 已知 d 凸 =76d= d 凸 /d=76/查冲压课本表 修边余量 R=因为零件底部圆角半径 r 与凸缘半径 R 相等，即 r=R 时，有凸缘筒形件的毛坯直径 7 D= 凸可以将 d 凸 =76mm,d=H=(60) R=3 代入公式可求出毛坯的直径 D= =113 即毛坯直径为 113 样和材料利用率 由于工毛坯是一简单 圆片，所以采用直排样式如下图： 其中侧搭边 件间搭边 a=料宽 B= 送料布距 A=115距 l= 0料排样图 材料的利用率 ： = 0 100%= 100% = 115 100% =74% 其中 一个 步 距内零件的实际面积 ； 一个步距内所需毛坯面积； A 送料步距； B 送料宽度； 8 断能否一次拉成 工件总的拉深系数 m 总 =d/D=13= 工件总的拉深相对高度 H/d= 根据毛坯的相对厚度为 t/D 100=13 100 d 凸/d=80/以由冲压课本表 得有凸缘筒形件第一次拉深度极限拉深系数 由冲压课本 表 以查到，有凸缘筒形件第一次拉深度极限相对高度 1h / 1d =为 m 总 =h / 1d =此工件需要多次拉深才能完成。 定是否用压边圈 解决拉深中的起皱问题的主要方法是采用防皱压边圈，且压边力要合适 。 由于 t/D 100= 凸 + 凹 的条件 查表 :的磨损系数为 X= 按式 (算 d 凸 =02.0 其长度为 L=25mm d 凹 = 其长度为 L=505 模 具 的 总 体 设 计 19 深模具 五次 拉深 模具都是在 单动 压力机上 拉深 ，采用标准后侧导柱模架，压边圈是通过顶件杆由气垫来完成的，气垫的压边提供的压边力恒定，是较为理想的压边装置。由限位圈来防止压边圈被顶出，尽量减小压边面积，以增大单位压边力。模具仍为倒装结构，由顶杆顶出零件。 其工作过程 ：模具在工作时，将前一道工序 拉深 后所得的半成品坯件 套在压边圈上。凹模装 载上模，凸模装载下面。待凹模随上模下降时， 先将坯件压住，然后坯件和压边圈一起向下推，凸膜逐渐露出压边圈，而将坯料上端一部分材料压入凹模内，使坯件在凸凹模作用下，产生塑性变形而使其制成所要求的零件。 当凹模随上模回升时，零件制品在打杆和打板作用下，将其从凹模内推出，而压边圈在缓冲器系统作用下回到原位，准备下一次 拉深 。 裁模具 此模具安装在 压力机可 选用开式可倾双柱压力机 25上，模架采用中间导柱形式的标准模架。 动作过程：模具在工作时，将第五次拉深成形的制件放在冲裁凹模的定位槽内 。 凹模装载下模 ，凸模装载上面。待凸模随上模下降时，先将坯件压住，然后刃口开始切入制件毛坯，待完全切掉时，成品制件会从开在凹模和下模座内的孔里掉下来。而废料由人工取出。得到制件后，凸模上行准备下次冲裁切边。 6 冲压设备的 选用 20 备选用 首次 拉深 时，选用压力机型号为 : 第二次 拉深 时选用压力机型号为 : 第三次 拉深 时选用压力机型号为 : 第四次 拉深 时选用压力机型号为 : 第五次 拉深 时选用压力机型号为 :用开式可倾双柱压力机 25，其主要参数如下： 公称压力： 250 工作台尺寸（前后 左右 ）： 370 560 最大闭合高度： 270 滑块行程： 65连杆调节长度： 55 最大装模高度： 200柄孔尺寸： 30 15 最大倾斜角度： 30 核 冲裁模具其模柄尺寸为 30 55，而压力机上 的模柄孔尺寸为 30 15 , 可以装配，合乎要求。 其闭合最大闭合高度： 270远大于模具闭合高度 校核后都符合要求。 7 模 具 总 装 图 21 去掉上模座图 0- 5 拉 深 件模具图 2、 10、 14. 螺钉 12. 导柱 13. 凸模 15. 下模座 16. 顶件杆 22 图 0料切边模具 3 、 10 、 11. 导套 5. 凸模固定板 8 、 9 、 13. 螺钉 23 8 模 具 主 要 组 件 的 装 配 调试 装要求 首先确定凸凹模在模架中的位置，安装凸凹模组件，确定凸凹组件在下模座的位置，然后用平行板将凸凹模和下 模座夹紧。 1 、模柄的装配 因为所示模具的模柄是从以上模座的下而向上压入的，所以在安装凸模固定板和垫板之前，应先把模柄装好。模柄与上模座的配合要求是 H7/在压力机上将模柄压入，再加工定俭销孔或螺纹孔。然后把模柄端面突出部分锉平或磨平，安装好模柄后，用角尺检查模柄与上模座上平面的垂有度。 2 、凸模的装配 凸模与固定板的配合要求为 H7/装配时，先在压力机上将凸模 压入 固定板内，检查凸模的垂直度，然后将固定板的上平 面与凸模尾部一起磨平，为了保持凸模刀口锋利还应将凸模的端面磨平且凸凹模间 隙应均匀。 3 、模架的技术要求及装配 组成模架的各零件均应符合相应的技术条件，其中特别重要的是每对导柱，导套的配合间隙应符合要求。 装配成套的模架，多项技术指标（上模座上平面对下模座下平面的平行度）导柱轴心线对下模座下平面的垂直度和导套孔轴心线对上模座下面垂直度）应符合相应精度等级要求。 装配后的模架，上模座沿导柱上、下移动平稳无阻滞现象，压入上、下模座的导柱导柱离其它装表面应有 1 2离，压入后就牢固。装配成套的模架，各零件的工作表不应有碰伤，裂 纹 以及其它机械损伤 。 4 、紧固件例如螺栓装配后，必须拧紧 。不允许有任何松动。定位销和销钉孔的配合松紧适度。 深模的安装 本模具属于带有压边圈的拉深模，应对压边力进行调整。 24 将下模座平放在工作台上，装上两根导柱并保证其垂直度。将下模座垂直放置，从底侧插入固定螺钉，在另一侧装上拉深凸模，拧紧装配好。再将下模座平放，把压边圈套在凸模上，再将限位套套在压边圈上，打入定位销钉，装上紧固螺拧紧。 将上模座倒置放在工作台上，装上导套并保证其垂直度。将上模座垂直放置，从一侧插入固定螺钉，在另一侧装上拉深凹模，拧紧装配好。再从两侧装入打板和打杆 。拧紧固定。将上模座平放，从上面装入模柄拧紧固定。 须在生产条件下进行拉深出合格制件后，在模具上打上编号、制造日期、所用压力机等。经检验合格后涂防锈油入库。 具的调试 模具按图纸技术要求加工和装配后，在生产条件下试模。由于毛坯尺寸、材料性能、润滑等方面的影响，拉深模具常出现的制件问题 和解决办法 有 ： 起皱则需要拉深模的压边力，减少拉深间隙及凹模圆角半径。 可加大拉深模具间隙及凹模圆角半径 ，降低凹模圆角部分的表面粗糙度等措施。 不合要求 凸、凹模间隙过大会使拉深件侧壁鼓凸；间隙过小则会使材料变薄，拉深高度过大。所以应分别修正凸、凹模间隙，使其间隙合理。 表面有拉痕，应检查凸凹模间隙是否均匀并加以修正。同时应清洁模具表面、毛坯表面和润滑剂的清洁。且使凹模与直壁部分光滑连接并降低凹模圆角处表面粗糙度。 可能是因为空气被封闭在底部，可在凸模上开通气孔解决。 25 结束语 毕业设计是一种综合性较强的专业实践环节，它具知识面宽、学科广、综合性强，通过这次毕业设计，我巩固了以前学过的知识，提高了查阅资料的能 力，使我更加认识到毕业设计的重要性，从而提高了我理论联系实际的设计能力和动手能力。为我今后走向工作岗位打下了一定的基础。 筒形件属于简单拉深件，但拉深工艺相对复杂。由于在零件制造前进行了预测，分析了制件在生产过程中可能出现的缺陷，采取了相应的工艺措施。因此，模具在生产零件的时候才可以减少废品的产生。 筒形件的形状结构较为简单，但是高度不大，不适合将拉深毛坯的加工工序与拉深工序在一副模具上生产。要保证零件的顺利加工和取件及生产的经济性，本模具采用 采用拉伸挤切复合模，能较好地实现拉伸及拉伸件口的修边，模 具设计制造简便易行挤切效果好，能极大地提高生产效率，但拉伸挤切凹模设计较为重要，设计中应充分考虑其挤切模口形状，否则易影响挤切口的挤切面形状。在拉伸最终进行挤切修边时，拉伸挤切凹模四角不可过大，同时，最好保证挤切修边口的平宵，从而避免出现尖锐刃口状挤切口。 本次的毕业设计，是理论知识与实践有机的结合，更加系统地对理论知识做了更深切贴实的阐述。通过设计的这一环节使我更深刻地认识到，设计的好坏直接影响到制件质量和劳动强度以及生产成本。所以设计者应该具备渊博的知识和大量的实践经验作为基础，应该懂得生产的环节。这 样才能设计出好的实用的模具来。 设计过程中按照任务书的要求和目的，循序渐进 , 力求数据准确，结构合理。参考了许多文献资料。 由于本人设计水平有限，必然在设计中仍有很多缺点和错误，敬请老师们批评指正。 由于经验不足，还有许多地方没有考虑全面，有待于完善。 总之，学海无涯，在以后的时间里，我要更加努力学习！ 26 致谢 对三年来辛勤教导我的老师和学校致以最崇高的敬意！ 对本次毕业设计指导我和给予我最多的于智宏老师表示我最衷心的感谢 !毕业设计开始以来， 感谢本人的指导老 师于智宏老师 ，她对我的仔细审阅了本文的全部内容并对我 的毕业设计内容提出了许多建设性建议。 于老师渊博的知识，诚恳的为人，使我受益匪浅 有幸多次聆听于 老师的教诲。 在毕业设计的过程中，特别是遇到困难时，她给了我鼓励和帮助，在这里我向她表示真诚的感谢！ 对河南机电高等专科学校 2006级模具 06班的所有同学表示衷心的感谢， 感谢和我在一起进行课题研究的同窗同学，和他们在一起讨论、研究使我受益非浅，感谢母校 河南机电高等专科学校的辛勤培育之恩！感谢材料工程系给我提供的良好学习及实践环境，使我学到了许多新的知识，掌握了一定的操作技能。 最后，我非常庆幸在三年的的学习、生活 中认识了很多可敬的老师和可亲的同学，并感激师友的教诲和帮助！ 27 参 考 文 献 1 原红玲主编 . 冲压工艺与模具设计 . 机械工业出版社， 2008 2 李绍林、马长福主编 . 实用模具技术手册 M. 上海科学技术出版社， 1998 3 许发樾主编 . 实用模具设计与制造手册 M. 北京：机械工业出版社， 2000 4 杨玉英主编 . 实用冲压工艺及模具设计手册 M. 北京：机械工业出版社，2004 5 模具实用技术丛书编委会 . 冲压设计应用实例 M. 北京：机械工业出版社 6 翟德梅主编 . 模具制造技术 M. 河南机电高等专科学校 ,2007 7 王芳主编 . 冷冲压模具设计指导 M. 北京：机械工业出版社， 1998 8 任嘉卉主编 . 公差与配合手册 M. 北京：机械工业出版社， 2000 9 李易、于成功、闻小芝主编 . 现代模具设计、制造、调试与维修实用手册M. 北京：金版电子出版公司， 2003 10成虹 主编 . 冲压工艺与模具设计 . 高等教育出版社 2005 机 械 加 工 工 序 卡 工序名称 铣 工序号 004 零件名称 凹模固定板 零件号 0 零件重量 同时加工零件数 材 料 毛 坯 牌 号 硬 度 型 号 重 量 45 45 设 备 夹 具 名 称 辅 助 工 具 名 称 型 号 铣 床 、钻床 丝锥 卡钳 台虎钳 安 装 工 步 安装及工步说明 刀 具 量 具 走 刀 长 度 走 刀 次 数 切 削 深 度 进给量 主 轴 转 速 切 削 速 度 基 本 工 时 1