数字化技术项目综合训练总结报告资料

1、数字化技术项目综合训练 1目录训练模块一：零件功能分析与有限元分析 31.1 训练目的 . 31.2 具体任务与要求 . 31.3 训练过程、内容与结果 . 41.4 训练小结 . 8训练模块二：三维建模和工程图处理 92.1 训练目的 . 92.2 具体任务与要求 . 92.3 训练过程、内容及结果 . 92.4 训练小结 . 14训练模块三：工艺设计 153.1 训练目的 . 153.2 具体任务与要求 . 153.3 训练过程、内容与结果 . 163.4 训练小结 . 32训练模块四：零件数控加工程序编制 334.1 零件数控加工宏程序编制 . 334.1.1 训练目的 . 334.1.

2、2 具体任务与要求 . 334.1.3 训练过程、内容与结果 . 334.1.4 训练小结 . 384.2 零件数控加工计算机辅助编程 . 394.2.1 训练目的 . 394.2.2 具体任务与要求 . 394.2.3 训练过程、内容与结果 . 394.2.4 训练小结 . 44训练模块五：数控机床操作及其零件数控加工 455.1 训练目的 . 455.2 具体任务与要求 . 455.3 训练过程、内容和结果 . 465.4 训练小结 . 47训练模块六：零件加工质量检测 486.1 训练目的 . 48数字化技术项目综合训练6.2 具体任务与要求 . 486.3 训练过程、内容和结果 . 4

3、96.4 训练小结 . 49项目综合训练心得体会 50参考文献 51致 谢 52数字化技术项目综合训练训练模块一：零件功能分析与有限元分析1.1 训练目的通过本次训练，了解 UG/NX 软件的有限元分析功能块。学习创建零件的有 限元分析方法，通过对零件进行功能分析，然后进入 UG 的高级仿真模块，对零 件进行网格划分， 对零件模型受力分析， 初步掌握 UG 有限元分析用于解决工程 实际问题方法。1.2 具体任务与要求1.2.1有限元分析的主要概念：有限元分析是利用数学近似的方法对真实物理系统 （几何和载荷工况） 进行 模拟，将真实物理系统分割为简单而互相作用的单元， 从而用有限数量的未知量 去

4、逼近无限未知量的真实系统的一种方法。1.2.2 有限元方法能解决的问题 在工程技术领域内，经常会遇到两类典型的问题： 第一类问题， 可以归纳为有限个已知单元体的组合。例如，材料力学中的连 续梁、建筑结构框架和桁架结构。把这类问题称为离散系统。第二类问题， 通常可以建立它们应遵循的基本方程， 即微分方程和相应的边 界条件。例如，弹性力学问题，热传导问题，电磁场问题等。由于建立基本方程 所研究的对象通常是无限小的单元，这类问题称为连续系统。1.2.3 有限元的基本思路有限单元法的基本思想是将问题的求解域划分为一系列的单元， 单元之间仅 靠节点相连。单元内部的待求量可由单元节点量通过选定的函数关系插

5、值得到。 由于单元形状简单， 易于平衡关系和能量关系建立节点量的方程式， 然后将各单 元方程集组成总体代数方程组，计入边界条件后可对方程求解。1.2.4 有限元的基本构成节点：就是考虑工程系统中的一个点的坐标位置， 构成有限元系统的基本对 象。具有其物理意义的自由度，该自由度为结构系统受到外力后，系统反应。元素：元素是节点与节点相连而成，元素的组合由各节点相互连接。不同特 性的工程系统，可选用不同种类的元素。自由度： 上面提到节点具有某种程度的自由度， 以表示工程系统受到外力后 的反应结果数字化技术项目综合训练1.3 训练过程、内容与结果在几组零件工况分析题里面， 根据老师安排， 我选的是对单

6、件两点联动压块 分析。夹紧力 Q=100kg，材料为 45 钢。下图中是摆动式浮动夹头。图 1-11.3.1 需求分析由上图可以看出，压块的上表面受到的是圆柱传递下来的载荷 Q 的部分力， 这样上表面就是类似地受到均布载荷， 而在压块的下表面， 两个接触面受到的是 指向圆心的压力。由于没有压块的具体尺寸，初定压块最大直径为200mm，受到均布载荷部分的长度为 180，载荷为 960N，则算出 q=5.4N/mm。其他两个接 触处受到的力分别为 F1 、F2。根据受力角度以及综合压块上下表面的受力情况， 总结简化出压块的受力图如图 1-2 所示：图 1-2 有限元分析零件受力简图数字化技术项目综

7、合训练计算过程如下： 竖直方向上受力，F1+F2=q*OC22 对 A 点求力矩，q*OA 2/2 q*AC 2/2 +F2*AB=0经计算得， F1=394N，F2=578N在压紧工件的过程中， 压块上接触圆弧面是固定的， 下下接触圆弧面中的做圆弧面是固定，右圆弧面可单方向移动；由于销轴固定压块在圆柱推缸上， 因此 销轴孔的内表面也是固定的，这就构成了压块有限元分析的边界条件。1.3.2 训练过程 在老师的指导下，先对分析零件进行工作环境以及受力情况的分析，进而是自己拟定尺寸， 在 NX 里面进行三维模型的构造，由于 NX4.0 版本较低，做出的有限元分析无法导出相关 报告，所以必须将模型用

8、 NX7.5 打开进行有限元的分析，在进行网格划分，材料附属，载 荷选择， 边界条件设置之后开始有限元分析， 将得到的数据与材料的许用数据比较， 对模型 数据进行修改，直至符合工作条件和材料属性要求。1.3.3 关键技术1. 在 NX 构建三维模型，见图 1-3。在三维模型构建过程中运用到草图绘制、 扫描特征中的拉伸命令，成形特征中的键槽命令。图 1-32. 以单元尺寸为 4mm 来划分网格，如图 1-4 所示数字化技术项目综合训练6图 1-43. 边界条件和载荷分布 :两个圆弧下表面也是固定约束以及销孔内表面也是 固定约束；部分圆弧上表面受到均布载荷， 方向竖直向下， 两个圆弧下表面在接 触

9、的那条线上受到指向圆心的正压力。如图 1-5图 1-5数字化技术项目综合训练1.3.4 实现结果 受力情况：最大应力为 107.54Mpa图 1-6 异形板应力图变形情况：最大变形为 0.0000418mm图 1-6 异形板位移图数字化技术项目综合训练1.4 训练小结 零件功能分析与有限元分析作为项目综合训练的第一模块是对我们设计的 零件功能的检测环节。我们借用三维软件， 虚拟出零件工作环境， 拟定受力以及 边界条件等，模拟出工作状态下零件的状态， 求出极限值， 与零件的许用值进行 比较，继而优化零件尺寸。这些都是有限元分析的功能所在。在训练的过程中， 我们一开始会对零件的工况不太了解， 为了

10、便于设计与分析， 我们就会请教老师， 让老师为我们解析零件的工作原理， 工作环境等，再加上自己专业课知识的学习， 分析出零件的受力情况。在有限元分析过程中，网格的划分，载荷与边界条件的选用是主要的环节， 这就考验到我们材料力学以及工况分析的能力。 网格划分得越小， 分析的结果就 越真实，但是网格细化的同时对计算机的配置也有一定的要求， 所以必须选择合 适的网格划分尺寸。我们的零件材料为 45 钢，在 NX 材料库里面不存在此种材 料，这样的条件下我们就必须在材料库中自己定义材料，查到其密度、泊松比、 许用应力，杨氏模量等材料属性数据，然后再将此材料附于零件上。在此次的训练过程中， 运用到不仅仅

11、是有限元方面的软件操作的知识， 更多 的是以往学科知识的综合运用。 一个有限元分析， 我们要考虑材料力学方面的知 识，要知道所用材料的各种属性数据，这就涉及到了材料工程学科知识。项目综 合训练就是各门学科知识的综合运用， 从毛坯到成品的各个环节的设计计算。 在 此模块中， 关于工况的分析则是将实际环境由计算机虚拟环境来取代， 进行设计 计算的过程，庞大的计算量则由计算机来完成。数字化技术项目综合训练训练模块二：三维建模和工程图处理2.1 训练目的1. 掌握UG CAD 数字化建模的基本方法；2. 掌握运用表达式功能进行参数设计的基本方法；3. 掌握UG CAD 工程图的基本方法；4. 掌握运用

12、工程图模板文件进行工程图设置的基本方法。2.2 具体任务与要求 在老师的指导下，完成三件零件的三维建模，以及工程图的制作。 模型文件一律采用 “学生完整学号 -学生姓名 -零件名称 .Prt 的”格式统一采用 拼音全名，例如 “BJ08022-5zhangsanc- hilunzhou.prt ；”工程图文件须创建非主模 型文件，采用 “学生完整学号 -学生姓名-零件名称-drafting.Prt 的”格式统一采用拼 音命名，例如 “BJ08022-5zhangsan-chilunzhou-drafting.prt 。” 模型文件中，图层使用须符合下表要求：表 2-1 图层设置表层类目描述层类

13、目描述1-10SOLIDS实体61-80DATUMS基准特征11-20SHEETS片体81-90SDRAFTING工程图21-40SKETCHES内部曲线91-100ONANNOTATI尺寸、标注41-60CURVES非草图曲线101-255未指定3.综合运用草图特征、体素特征、扫描特征、成形特征等各类特征命令，对综合训练项目中各加工零件按 1:1 尺寸比例构造三维实体模型；4. 按教师要求，对每个加工零件中的重要关键尺寸进行表达式设置，且关键 尺寸须按内容予以命名，例如 “length ”“ wi；dth ”5. 使用模板功能，按标准规范设置工程图纸图框及标题栏；6. 综合运用视图、尺寸标注

14、、形位公差、标注等各类命令，完成综合训练项 目中各加工零件的工程图处理，不同的工程图组成内容须分类存放于不同图层 中。2.3 训练过程、内容及结果在此次训练过程中， 主要是运用 UG 软件进行三维模型的构建和工程图的处10数字化技术项目综合训练理工作。 UG/NX 是集 CAD/CAE/CAM 一体的三维参数化软件，这一次运用到的 是系统中的 CAD 模块中的 Modeling 、Drafting 功能。建模及工程图任务主要是 车削轴、铣削零件、工况分析零件这三个零件。车削零件轴由于是一个回转体， 在建模的时候就可以运用草图特征与扫描特 征相结合的的方法， 先绘制出与截面形状相同的草图， 再通

15、过扫描特征对其进行 扫描处理，将其从二维平面图形转化为三维实体形状。在草图绘制过程中， 草图 平面的选择，草图约束条件的设置都要考虑， 这就是参数化建模的典型。 而我在 训练过程中， 是将草图特征和体素特征、成形特征结合起来。一些复杂不规则的 实体，运用的是草图特征， 普通阶梯轴的建模则是体素特征与成形特征中的圆柱 和圆台、边倒角等命令。在基本体素的基础上通过使用成形特征增加或减少材料， 形成新的实体形状。铣削零件的外形一般比较复杂， 单一的运用成形特征与体素特征很难完成建 模任务。和车削零件相同，还加入了草图特征、扫描特征的使用。一般铣削内外 轮廓则是草图绘制而成的， 零件上的孔则是运用圆孔

16、命令构造的。 铣削深度的不 同则是靠打孔以及拉伸切除的不同深度来保证的。对于工况分析的零件， 本组是异形压板的建模，所谓异形板，其外形就比较 复杂，那就必然要用草图特征与扫描特征完成建模。 然后再用成形特征里的圆孔 和键槽进行建模。利用 Modeling 实体功能完成零件的创建之后，可使用 Drafting 工程图功能 快速生成零件的二维工程图。 由于 Drafting 功能完全基于三维实体模型的二维投 影获得二维工程图，因此工程图与三维实体模型完全关联，实体模型尺寸、 形状 及位置一旦发生变化，二维工程图也会发生相应的变化。在尺寸标注过程中， 发现老师所给的二维工程图只是提供了我们建模的基本

17、 尺寸，其他的公差等都出现了一定的错误。 在接下来的二维工程图的标注过程中 就要根据国家标准的选择来确定尺寸公差， 形位公差，表面粗糙度， 技术要求等。 工程图的制作采用的非主模型， 将模型导入到图纸模板页即可， 然后投影出各种 视图，有必要的视图需进行剖切表示。在 UG4.0 里面进行图纸的标注老师要求 尽量按国家标准来标注， 在图纸首选项的设置里面就有很多信息需要修改， 比如 标注箭头的尺寸，尺寸数据相对尺寸线的位置， 添加文本的类型大小等。尺寸公 差的选择是按机械设计手册选的， 表面粗糙度与配合关系确定后， 就根据精度要 求来选择尺寸公差。继而选择形位公差，轴类零件在加工过程中需要掉头加

18、工， 这就对轴的同轴度有要求，除了这些要求还有圆跳动，球形头得位置度等。 铣削 零件主要是零件平面要求比较高， 这就要求标注相应的平行度和平面度。 总而言 之，UG 尺寸标注时，要修改的设置很多，需要耐心修改。数字化技术项目综合训练11图 2-1 车削轴工程图图 2-2 车削轴三维模型图数字化技术项目综合训练12图 2-3 铣削零件三维模型图数字化技术项目综合训练13图 2-4 铣削零件工程图图 2-5 有限元分析零件工程图图 2-6 有限元分析零件三维模型图14数字化技术项目综合训练2.4 训练小结在本模块的训练过程中，主要是 UG 中 CAD 数字化模型模块的训练练习和 UG CAD 制图

19、的基本方法的训练。 在三维模型的构建过程中， 一般是体素特征和 成形特征以及扫描特征、草图特征的叠加运用，零件的复杂程度不是那么很高， 没有运用到曲面建模方法。本次训练的三个零件分别是车削轴，铣削零件、 有限 元分析零件。 轴类零件可以通过草图的旋转成形， 或者是利用圆台命令将轴的不 同轴段构建出来。 每个零件的建模方法不是一成不变的， 每个人建模的方法都很 可能不一样。相对于工程图的制作，三维模型的构建还不算太困难。由于 UG4.0 版本的 原因，内部制图模块的设置都和我国的国家标准有很大的差异， 这就要求我们将 UG 制图模块设置的尽可能的接近国标。图纸一次次的修改，在出图纸的这几天 内，

20、图纸基本上每天都会发生变化， 每个同学都能找到不同的方法来使图纸更加 的接近国家标准。 在老师的高要求下，同学们出的图纸与国家标准很是接近，在 尺寸标注，形位公差，表面粗糙度等的标注上和国标相符。二维图纸的制作是我们大一学习的内容， 相隔两年的时间再次拾起的时候不 免有些陌生了， 一些基础知识都需要翻看教材才能确定， 尺寸公差形位公差的选 择也是这门学科的内容，其中也有互换性的知识在里面，查教材， 查机械设计手 册都是必须的。 比如轴类零件，各轴段的尺寸公差要根据其工作环境来确定，形 位公差的选择也是要考虑到其公差等级， 都是环环相扣的， 彼此影响着。所以说， 工程图纸的制作是一块比较需要耐心

21、和细心，强大的基础知识积累。数字化技术项目综合训练15训练模块三：工艺设计3.1 训练目的数控加工工艺设计训练是为机械设计制造及其自动化专业开设的数字化技 术综合训练课程中一项重要内容。学生通过本模块训练不仅复习以往学过的相关工艺知识， 更主要的是利用以 往所学知识解决数字化技术综合训练相关零件的工艺设计问题， 包括典型零件的 图样分析、工艺方案拟定、工艺路线设计、工件装夹、切削用量选择、工艺卡片 填写等相关工艺设计内容，培养学生数控加工工艺分析、数控工艺方案的拟定、 工艺文件的制作等方面的能力，使学生能从事企业数控工艺员等岗位的工作。3.2 具体任务与要求3.2.1 车削零件的工艺分析1、进

22、行图样分析 分析零件结构特点、结构工艺性：写出零件上各个面的 加工精度等级、表面粗糙度、形状精度、相互位置精度及技术要求。2、拟定加工工艺方案 拟定数控加工工艺方案：分别根据零件的加工精度 等级、表面粗糙度、形状精度、相互位置精度及技术要求，同时考虑数控设备情 况，拟定几个不同的加工工艺方案，包括加工顺序确定、加工装备安排、加工场 地和人员选择等，然后结合本单位（或加工单位）实际情况，综合考虑其他各方 面情况确定本零件的数控加工工艺方案。填写零件数控加工工艺过程卡。3、进行工序设计 根据加工工艺过程，细化加工工艺路线，确定复杂曲线 和曲面（如典型盖板零件、支承套零件和异形支架零件）数控车床、铣

23、床、加工 中心切削加工的刀具轨迹生成和编辑方式、及复杂表面自动编程的工艺处理方 法。设计加工工艺流程中主要的工序内容：进行必要的工步研究、划分，计算工 序尺寸及公差，选择切削用量，绘制走刀路线图，绘制工序简图，填写工序卡。4、选择工具、量具 选择工具、量具。了解数控刀具的类型、材料和特点； 通过失效形式的监测和分析， 理解保证数控刀具可靠性的方法； 掌握数控刀具的 选用方法。填写刀具卡，完善工序卡。5、工件在数控机床上的装夹 拟定工序零件定位、夹紧即装夹方案，进行 尺寸链计算、定位误差分析计算，计算夹紧力大小。完善工序卡。6、完成其他工艺卡片 刀具配置图、出刀具卡、绘制走刀路线图等。 要求学生

24、在训练时，分以下几个阶段进行训练。第一阶段内容：加工工艺过程安排首先确认标注有所有尺寸精度、 形位公差、 表面粗糙度以及其他技术要求的16数字化技术项目综合训练零件工程图；然后逐项查表查手册写出根据尺寸精度、形位公差、 表面粗糙度以 及其他技术要求确定的加工顺序；之后进行比较，确定最合适的加工顺序方案； 再后讨论加工设备、工装使用与否等等；最后完成加工工艺过程卡片。第二阶段内容：进行加工工艺过程中各个主要、次要工序的设计1）查表查手册获取工序余量，计算确定工序尺寸与公差；2）明确切削加工表面、定位夹紧方式，绘制工序简图；3）选择切削用量；4）选择工具、量具；5）填写工序卡片。第三阶段内容：填写

25、或绘制工艺资料（可与第二阶段同时进行）1）刀具配置图2）刀具卡3）走刀路线图4）工艺卡片清单3.3 训练过程、内容与结果图 3-1 车削轴零件图1. 车削轴技术要求：材料铝合金（防锈铝） 5A02 热处理 350-420 保温 30min 未注17数字化技术项目综合训练倒角 C12. 零件结构、技术要求分析图 3-1 为车削轴零件，其特点有：22 与 26轴段配合尺寸公差带为 0.021mm，查机械设计手册第五篇第 二章表 5.2-2 标准公差数值得轴尺寸精度等级为 IT7，表面粗糙度要求为 Ra1.6， 同轴度公差要求小于 0.05mm，26轴段的跳动值小于 0.05mm。18 轴段配合尺寸

26、公差带为 0.018mm，查机械设计手册第五篇第二章表 5.2-2 标准公差数值得轴尺寸精度等级为 IT7，表面粗糙度要求为 Ra1.6，同轴度 公差要求小于 0.04mm其他外圆面和端面及倒角尺寸采用未注公差查表得，线性尺寸公差为 0.2mm，倒角尺寸公差 0.2mm。3. 车削轴材料分析为 Al-Mg 系列防锈铝，与 3A21 相比， 5A02 强度较高，特别是具有较高的 疲劳强度；塑性与腐蚀性高； 热处理不能强化， 用电阻焊和原子氢焊结合行良好， 氩弧焊时有形成结晶裂纹的倾向； 合金在冷作硬化和半冷作硬化状态下课加工性 较好，退火状态下可加工性不良，可抛光。4. 车削轴的工艺分析确定毛坯

27、类型和制造方法由零件的材料大致决定了毛坯的种类，因为选择的铝合金 5A20 强度高，具 有较高的疲劳强度，所以毛坯种类选择棒料。材料热处理和检验试验零件的使用载荷为中等， 热处理进行退火处理， 要对棒料的表面外观进行检 验试验，在工艺过程中必须把这些加在生产工序中。5. 工艺规程的制定毛坯选择车削轴的尺寸精度要求不高，材料选择中等，所以选择铝合金棒料热处理的工艺过程查 5A02 铝 合 金 表 上 规 定 的 热 处 理 要 求 ， 该 材 料 要 求 退 火 温 度 为 350 -420，保温 30min18数字化技术项目综合训练材料检验试验工序热处理后，氧化件表面无斑点、起泡、针孔、变形、

28、露白、水印，划伤等缺 陷。机加工工艺过程选用数控机床加工按照技术要求， 要达到图纸规定各档精度，宜用精车加工较合适，学校加工 实验室具有符合精度要求的机床，可直接加工出零件。加工方案的比较、选择加工方案 1：粗车右端外圆及端面 粗车左端外圆及端面 半精车右端 外圆及端面 半精车左端外圆及端面 精车右端外圆及端面 精车左端 外圆及端面 加工退刀槽 加工倒角 车螺纹加工方案 2：粗车右端外圆及端面 半精车右端外圆及端面 精车右端 外圆及端面 粗车左端外圆及端面 半精车左端外圆及端面 精车左端 外圆及端面 加工退刀槽 加工倒角 车螺纹加工方案 1 是将粗车完成之后进行精车，在此过程中，工件需要调头五

29、次， 装夹麻烦，对工件加工尺寸精度影响大。相反方案 2的调头次数较少， 减少了不 必要的精度影响。所以车削零件的加工工序中， 采用粗车 半精车精车工序。通过上面 分析比较，确定车削轴制造工艺路线，见下表表 3-1机械加工工艺过程卡片单位机械加工 工艺过程 卡片产品名称及型号零件名称零件图号上 海电 机学 院机 械学 院材 料名 称铝合金毛 坯种 类棒 料零件重量 kg毛 重1第 页牌 号5A02尺寸35净 重0.5共 页性能每料件数每台件数每批件数工序号工序内容加工车间设 备工艺装 备名称及编号时间定额/min名称及编号夹 具刀具 号量 具单 件准备 -终 结1下料 3580实训中心游标卡尺2

30、夹持右端，粗车左 端面，零件长度到 78mm， 以 及 外 圆 22 到 25.4， 26 到 29.4实训中心爪 卡 盘T01游标卡尺3掉头夹持粗车的左 端，以左端外圆面中 心为基准，粗车右端 面，零件长度为 76实训中心爪 卡 盘T01游标卡尺4粗车半球面和 15 外圆为 17.7 外圆面，18外圆和 斜面为 20.7外圆， 24外圆为 27.4实训中心爪 卡 盘T01游 标 卡 尺5半精车和精车球 面到直径 15 的半球 和 15 外圆为 15 外圆面，斜面， 18 外圆为 18， 24 外圆为 24，实训中心爪 卡 盘T02游标卡尺6粗车 22 和 26 外圆 到 23.4 和 27.

31、4实训中心爪 卡 盘T01游标卡尺7半精车和精车 22和 26外圆到 22和 26实训中心爪 卡 盘T02游标卡尺数字化技术项目综合训练19工序号工序内容加工车间设 备 名 称 及 编 号工艺装 备名称及编号技术等级时间定额/min夹 具刀具 号量 具单 件准备 -终 结10掉头夹持右端，切 断零件，22外圆面 的轴段长度为 10， 零件长度为 56实训中 心爪 卡 盘T03游 标 卡 尺更改 内容编制抄 写校 对审核批 准数字化技术项目综合训练20加工余量和工序尺寸确定 查实用机械加工工艺手册表得：单端面加工余量为 1。 0mm，直径方向1.7mm长度： L=56+1.0x2=58.0mm取

32、整为 80mm，便于装夹外圆： D=26+1.7x2=29.4mm取整为 35mm根据前面所述的加工方法及工艺路线选择， 查有关手册得出主要尺寸标明的 加工余量。表 3-222 外圆余量工序名称工序基本余量工序经济精度工序尺寸工序控制尺寸表面粗糙度精车0.1h7（ 0-0.021 ）2222（0-0.021）Ra1.6半精车1.3h9（ -0.052 ）22.122.1（ -0.052 ）Ra3.2粗车2.0h12（0-0.21）23.423.4（0-0.21）Ra12.5毛坯25.421数字化技术项目综合训练表 3-326 外圆余量工序名称工序基本余量工序经济精度工序尺寸工序控制尺寸表面粗糙

33、度精车0.1h7（ -0.021 ）2626（ -0.021 ）Ra1.6半精车1.3h9（ -0.052 ）26.126.1（ -0.052 ）Ra3.2粗车2.0h12（0-0.21）27.427.4（0-0.21）Ra12.5毛坯29.4表 3-418 外圆余量工序名称工序基本余量工序经济精度工序尺寸工序控制尺寸表面粗糙度精车0.1h7（ -0.018 ）1818（ -0.021 ）Ra1.6半精车1.3h9（ -0.043 ）18.118.1（ -0.043 ）Ra3.2粗车1.3h12（0-0.18）19.419.4（0-0.18）Ra12.5毛坯20.7加工设备选用CK1450 数

34、控机床，（数控操作系统） 有尺寸粗精车零件所其主要技术参数：床身最大车削直径500mm横刀架拖板最大回转直径320mm最大车削长度650mm刀架纵向行程700mm刀架横向行程272mm主轴内孔通过的最大棒料直径70mm22数字化技术项目综合训练主轴转速范围主电机功率25-3000r/min15kw（7）数控车床用刀具1）数控刀具的选用数控机床与普通机床相比， 对刀具提出了更高的要求，不仅要精度高，刚性 好，装夹调节方便，而且要求切削性能强，耐用度高，为了减少换刀时间和方便对刀，便于实现机械加工的标准化，除了专用刀具外一般选用可转位机夹车刀。 刀片材质的选择主要依据被加工的材料，车削轴材料铝合金

35、5A02，可切削性较强，但是在高温下容易与其他物质发生反应，故选择普通硬质合金刀具中的 M 类端面和外圆刀具95o偏头外圆（端面）车刀螺纹刀具60外螺纹车刀车削轴的螺纹加工为粗车， 0=15-20 ，0=3-5 ，n=2-4 切槽刀具可转位 90切槽刀，宽度为 3mm表 3-5 刀具卡片数控车削加工刀具卡片产品名称或代号车削零件零件名称车削零件零件图号1序号刀具号刀具规格名称数量加工表面刀尖半径备注1T0195o偏头外圆（端面）车刀1粗车左右端面以 及外圆周面0.82T0295o偏头外圆（端面）车刀1精车与半精车左 右端面以及外圆 周面0.43T0390o外切槽刀1车螺纹退刀槽0.64T046

36、0o外螺纹车刀1车外螺纹0.2（8）切削用量的选择切削用量的大小对切削刀， 切削率、刀具磨损、加工质量和教工成本都有一 定的影响， 选择切削余量就是在保证加工工件表面粗糙度要求的前提下， 充分发 挥机床性能和刀具的切削性能，使切削效率最高，加工成本最低。1）切削用量的选择原则粗加工切削用量的选择原则优先选取尽可能大的背吃刀量， 以尽量保证较高金属切除率； 其次根据机床 动力和刚性的限制条件等， 选取尽可能大的进给量； 最后根据刀具的耐用度确定23数字化技术项目综合训练最佳切削速度。精加工时切削用量的选择原则 要保证工件的加工质量，首先应该根据粗加工后的余量选用较小的背吃刀 量；其次根据已加工表

37、面粗糙度要求， 选取较小的进给量； 最后在保证刀具耐用 度的前提下尽可能选用较高的切削速度。2)切削用量的选择和计算粗车零件最大外圆时的切削用量 根据材料性能和加工余量， 以提高生产效率， 查机械加工工艺师手册 得： ap=1.0mm，f=0.5mm/r, 1c2=0m/min，各修正系数为： k1=1.0， k2=1.3 c=120 1.0 1.3=156m/minn=1000 c/(d)=1000 156/(3.14 26)=1910r/min 查阅机械加工工艺师手册得， 铝合金的切削层单位面积的切削力 为 kc=814N/mm2切削力Fc=kcapf=8141.0 0.5=407N切削功

38、率Pc=FcVc/(601000) =407156/(60 1000)=1.058kw机床功率的校核 Pe= Pe =150.75=11.25kw因为 PcPe所以选择的切削用量合理，即 ap=1.0mm， f=0.5mm/r,粗车零件最小外圆时的切削用量ap=1.0mm，f=0.5mm/r, c=120m/，mi各n 修正系数为： k1=1.0，k2=1.3 c=120 1.0 1.3=156m/minn=1000 c/(d)=1000 156/(15)= 3310r/min 精车零件最大外圆时的切削用量精车时背吃刀量 ap=0.1mm，f=0.125 mm/r ，c=120m/mi，n 各

39、修正系数修改 为： k1=1.27， k2=1.81c=1201.27 1.8=274m/minn=1000 c/( d)=1000 274/( 26)= 3354r/min切削力Fc=kcapf=8140.1 0.125=10.175N切削功率Pc=FcVc/(601000) =10.175274/(60 1000)=0.05kw机床功率的校核 Pe= Pe =105.75=11.25kw因为 PcPe所以选择的切削用量合理，即 ap=0.1mm， f=0.125mm/r,精车零件最小外圆时的切削用量精车时背吃刀量 ap=0.1mm，f=0.125 mm/r ，c=120m/mi，n 各修正

40、系数修改 为： k1=1.27， k2=1.81c=1201.27 1.8=274m/minn=1000 c/( d)=1000 274/( 15)= 5835r/min24数字化技术项目综合训练（9）量具的选择：粗车时，为了测量方便选择普通 0150 游标卡尺即可，半精车时，为了精 度要求，选用千分尺较为合理。所以选用的是：千分尺 25-50mm,精度为 0.001mm,游标卡尺 0-100mm,精度 0.02mm。（10）夹具的选择 选用三爪自动定心卡盘夹紧11）机床加工工序卡表 3-6 工步卡片数控加工工序卡片单 数控加工工序卡片 位上海电机学院工序简图工步号工步作业内容产品名称或代号零

41、件名称 零 件 图号 轴车间工艺序号使用设备 数控车床 程序编号夹具名称 夹具编号 通用三爪卡盘加工 刀 具 面号主轴转速进 给 背吃刀量 备速度1800 100 2夹持右端，粗车左 端面 T01 端面，零件长度到 78mm粗车外圆 25.4 外圆 T011500 120 1.0外圆 29.4掉头夹持粗车的左 端面 端，以左端外圆面中 心为基准，粗车右端 面，零件长度为 76 粗车半球面和 15 外 圆T01T011800 120 22200 120 1.0外圆为 17.7 外圆 面，18外圆和斜面 为 20.7外圆， 24外圆为 27.4面5半精车和精车球面 到直径 15 的半球和 15外圆

42、为 15外 圆面，斜面， 18 外圆为 18， 24 外圆为 24，外圆面T0228001300.5/0.056粗车 22和 26外 圆到 23.4和 27.4外圆面T0118001201.07半精车和精车 22 和 26 外圆到 22 和 26外圆面T0220001300.5/0.058掉头夹持左端，切出 退刀槽，宽度为 4， 深度为 2外圆面T0315009029车螺纹 M241.5外圆面T04600450.110掉头夹持右端，切 断零件，22外圆面 的轴段长度为 10， 零件长度为 56外圆面T031500902编制审批 核准年月日共 页第 页数字化技术项目综合训练253.2.2 铣削零

43、件的工艺分析1. 分析零件图，确定安装基准26数字化技术项目综合训练图 3-2 铣削轴零件图零件属于盘类零件，零件上有孔、槽、凸台组成，而且凸台的轮廓由直线和 圆弧构成。考虑到零件的结构和形状，还有实际加工时所用的机床的加工特点， 选择零件的底面为装夹定位面， 夹具采用虎口钳。 夹具的夹紧采用的是液压自动 夹紧，而且其夹紧力 3000N。考虑到零件的长、宽、高最大尺寸分别为 100mm、80mm、20mm，所以选 择毛坯的尺寸为 1109030 的立方体。又考虑到所用的数控铣床的加工能力不太 好而且其刚度也较差但是零件的表面粗糙度、 尺寸精度等都要求的较高， 所以选 择的零件的毛坯材料为铝件，

44、因为铝件的切削加工性能好且不需要做热处理加 工。2选择加工方法零件的表面及台阶面的的粗糙度要求为 ,所以在铣削加工时，可以分别先粗 铣,再精铣的方案。又考虑到选择的零件的毛坯是铝件，其切削加工性能很好且 表面无硬皮， 所以在铣削加工时采用顺铣的方法， 这样可以提高其加工零件的表 面粗糙度且可以减少刀具的磨损。 在对圆槽进行加工时， 考虑到机床的加工的精 度和定位的精度较高， 所以在加工直径为 20mm 的圆槽时，可以采用带端刃的立 铣刀，进行粗铣和精铣加工， 就能够满足零件的加工精度的要求。 对于零件上的 两个凹槽利用立铣刀进行粗铣和精铣将其加工出来。3.选择加工路线27数字化技术项目综合训练

45、在确定加工的路线时，应该遵循的原则是 “基面先行，先面后孔，先粗在对长方形的外轮廓和凸台轮廓进行加工时，由于采用的毛坯是铝件,切削性能好，所以应该采用顺铣的加工方法进行加工，以提高其加工的质量。同时， 在刀具切入和切出时，为了避免在刀具的切入和切出处留下进刀和退刀的刀痕， 所以刀具应该沿零件的切向切入和切向切出。所以，根据毛坯的特点，在加工时，选择上表面作为定位基准面，首先按先 后顺序粗铣零件的上表面， 长方形及凸台轮廓多余部分， 然后在精铣零件的上表 面，长方形及凸台轮廓多余部分，然后在分别粗铣、精铣凸台轮廓，然后再分别 粗铣、精铣零件的中心孔，环形槽内的孔，然后分别粗铣和精铣两个凹槽。4.

46、选择切削用量由于零件的毛坯选择的是铝件， 所以其切削的加工性能好， 采用加工所用的 机床是数控立式铣床， 考虑到实际所用的立式铣床 （教学型铣床 ,刚性较差 ）的性能 和加工的特点，其背吃刀量（即每次最大铣削深度 MID ）的最大取值为 2mm， 又由于加工零件的表面的粗糙度要求较高为 Ra 3.2 ,所以在加工时需要进行粗、 精 加工，所以在粗加工时，选择的背吃刀量 MID 为 1.5mm，精加工时选择的精加 工余量（轮廓方向 FAL 或深度方向 FALD）为0.3mm。又由于机床的最大进给量为 100mm/min ，所以为了提高加工的效率， 在粗加工时， 选择的轮廓方向进给量 （即 FFP

47、1）为 100mm/min，深度方向的进给量 （即 FFD）为 50mm/min。在精加工时， 为了保证表面和轮廓加工的精度要求，选择的轮廓方向的进给量为（即FFP1）为 80mm/min ，深度方向的进给量（即 FFD ）为 40mm/min 。由于加工的零件材料为铝件， 其切削加工性能好， 而且所选的进给量和背吃 刀量都相对较小，所以经查表参考， 切削速度可以取得大些， 所以选择的切削速 度为 100m/min。所以当选择 10的面铣刀对零件进行铣削加工时， 其主轴的转速： 1000 v 1000 80n 1591r /mind 10经过计算可得，可选择其粗加工的主轴转速为 1000r/m

48、in，精加工的主轴转 速为 1600r/min。又由于其余铣刀和钻头的直径都小于面铣刀的直径，所以其允 许的主轴最大转速可以大于面铣刀的最大转速。所以在用其余铣刀进行加工时， 粗加工选择的主轴转速为 1000r/min，精加工选择的主轴转速为 1600r/min。根据 数控铣床的要求，28数字化技术项目综合训练切削三要素的选择详见表 3-7表 3-7 切削三要素主轴转速 (r/min)进给速度 (mm/min)背 吃刀 量 ( 每次 最大铣削深 度)(mm)FALFALD粗加工1000100501.0精加工160080400.55.选择刀具在铣削零件的表面， 采用面铣刀，为了提高零件的表面加工

49、的精度，避免在 刀具的结合处产生刀痕， 所以选择的刀具的直径应该尽量的大些， 所以在铣削零 件的表面时，选择的平底铣刀的直径为 10mm。为了减少刀具的数量，减少换刀 的次数，用以在铣削外轮廓和凸台的部分切削时也选择直径为 10mm 的平底铣 刀。在加工直径为 6mm 的圆槽时， 可以选择直径为 6mm 的立铣刀进行从上往下 铣削加工。在加工两个槽时，由于槽宽为 10mm,同时也为了减少所用刀具的数量， 所以可以采用直径为 6mm 的立铣刀进行加工。 而刀具的材料为合金钢， 刚度好， 能够满足加工的刚度要求。详见数控刀具卡6.确定工件加工坐标系选择工件的上表面的中心作为工件坐标系的原点 (在零件的编程时采用零点 偏移指令 G54可以获得，如 G54 X_ Y_ Z_)。如下简图 3-3 所示图 3-3 工件坐标系的设定图29数字化技术项目综合训练表 3-7 铣床加工工艺卡片机械加工工艺过程卡片单位机械加工 工艺过程 卡片产品名称及型号零件