反拉深模具结构设计及其数控加工毕业设计

1、成人高等学历教育 毕业设计说明书 反拉深模具结构设计及其数控加工办学单位：机械与汽车工程学院班 级：机械工程及自动化专业2008级专升本函授学 生： 指导教师： 副教授提交日期：2010 年 11 月 28 日 摘 要制造业是国民经济的命脉，机械制造业又是制造业中的支柱与核心。在现代社会生产领域中，计算机辅助设计、计算机辅助制造、计算机辅助管理以及将它们有机地集成起来的计算机集成制造(CIM)已经成为现代企业科技进步和实现现代化的标志。用计算机辅助制造工程技术对我国传统产业进行改造，是我国制造业走向世界、走向现代化的必由之路。在国际竞争日益激烈的今天，作为计算机辅助制造工程技术基础的数控加工技

2、术在机械制造业中的地位显得愈来愈重要。   进入20世纪90年代后，国家科委、各工业部门都十分重视先进制造技术的应用，积极鼓励和扶持制造企业采用数控加工技术进行技术改造，提高企业工艺技术水平。经国务院批准，自2000年9月1日起执行的当前国家重点鼓励发展的产业、产品和技术目录是国家引导经济结构战略性调整，改善投资结构以及审批投资项目的主要依据之一，其中确定CAD、CAT、CAM、CAE系统，高速、精密数控机床等为国家重点鼓励发展的产品和技术。关键词：制造业 数控加工 精密技术AbstractThe manufacturing industry is the vit

3、als of national economy, meanwhile, machine manufacturing industry is the support and core of it. In production field of modern society, CAD, CAM, computer aided management and CIM are the symbol of science and technology advancement as well as modernization of modern enterprise. Using CAM engineeri

4、ng to make alternation to our conventional industries is the only way that leas to world and modernization. Nowadays international competition is getting much fiercer, numerical control processing techniques，as the base of CAM engineering, is becoming more and more important in manufacturing industr

5、y.In the 1980s, National Commission of Sci. & Tech and industrial department attach great importance to application of advanced manufacturing technique, meanwhile, encourage and support the enterprise to carry out reconstruction by adopting numerical control processing technique to improve the t

6、echnics. Approved by the State Council, “Catalog of industry, product and technique that our nation encouraged to develop” come into force from September 1st 2000, which is the strategic regulation of economic structure and one of the main foundations for improving investment structure as well as ex

7、amining and approving investment projects. It confirmed that CAD, CAT, CAM,CAE system, high speed precision numerically controlled machine etc. are encouraged to be developed by the state.keyword：manufacturing industry , numerical control process, microtechnic目录摘 要IAbstractII目录III第一章 反拉深模具设计11.1 选题背

8、景及意义1 冲压模分类1 冲压模的设计要点和步骤2 零件冲压工艺分析以及方案确定4 零件冲压工艺分析4 零件毛坯形状和尺寸的确定4 排样图的工艺分析4 零件排样方案的确定4 小结41.2 凸、凹模的设计5 凸、凹模的设计原则5 冲裁间隙的选用5 冲裁凸、凹模刃口尺寸的确定5 凸模的结构设计和固定5 弯曲凸模工作部分设计5 凸模的强度验算5 凹模的设计5 小节51.3 模具的结构件及有关装置6 模架与导向装置6 限位装置6 导料装置6 卸料装置6 其他零部件及设计要素6 小节61.4 冲压力的计算及压力机的选择7 冲压力的计算7 冲压压力中心的计算7 压力机的选用7 小节7第二章 反拉深模具的数

9、控加工工艺设计过程82.1 数控加工工艺设计过程8 数控加工工艺一般过程8 数控加工内容的选择8 数控加工要求分析9 选用数控机床10 数控加工方案12 加工程序编写与校验13 数控加工技术文件归档132.2 夹具的设计162.3 结束语17参考文献18第一章 反拉深模具设计1.1 选题背景及意义毕业设计是在学院全部基础课、专业基础课和专业课并进行生辰实习之后的最后一个教学环节。通过毕业设计应达到如下目的：综合运用本专业所学课程的理论和生产实际知识，进行模具设计工作的实际训练，从而培养和提高学生独立工作的能力。巩固与扩充“冷冲模具设计”和“塑料模具设计”等课程所学的内容，掌握冷冲模具和塑料模具

10、设计的方法和步骤。掌握冷冲模具和塑料模具设计的基本技能如计算、绘图。查阅设计资料和手册，熟悉模具标准及其他有关的标准和规范并在模具设计加以贯彻。1.1.1 冲压模分类冲压模具的形式很多，一般可按以下几个主要特征分类：1、根据工艺性质分类（1）冲裁模 沿封闭或敞开的轮廓线使材料产生分离的模具。如落料模、冲孔模、切断模、切口模、切边模、剖切模等。（2）弯曲模 使板料毛坯或其他坯料沿著直线（弯曲线）产生弯曲变形，从而获得一定角度和形状的工件的模具。（3）拉深模 是把板料毛坯制成开口空心件，或使空心件进一步改变形状和尺寸的模具。（4）成形模 是将毛坯或半成品工件按图凸、凹模的形状直接复制成形，而材料本

11、身仅产生局部塑性变形的模具。如胀形模、缩口模、扩口模、起伏成形模、翻边模、整形模等。2、根据工序组合程度分类（1）单工序模 在压力机的一次行程中，只完成一道冲压工序的模具。（2）复合模 只有一个工位，在压力机的一次行程中，在同一工位上同时完成两道或两道以上冲压工序的模具。（3）级进模（也称连续模） 在毛坯的送进方向上，具有两个或更多的工位，在压力机的一次行程中，在不同的工位上逐次完成两道或两道以上冲压工序的模具。1.1.2 冲压模的设计要点和步骤1.1.3 零件冲压工艺分析以及方案确定1.分析冲压件的工艺性。(1)零件尺寸公差无特殊要求，按IT14级选取利用落料拉深方式可达到图样要求。由于该外

12、形复杂，适于落料拉深加工。材料为08钢，b=383MPa1.1.4 零件冲压工艺分析2.制定冲压件工艺方案由于复合模能在一次行程内，完成落料、拉深、反拉深等数道工序。在完成这些工序的过程中，冲件材料无需进给移动，所以能适合本设计要求。冲压件分三道工序，落料、拉深、反拉深。1.1.5 零件毛坯形状和尺寸的确定3确定毛坯形状、尺寸和下料方式,进行必要的工艺计算。（1）求毛坯的直径求形状复的旋转体毛坯直径时， 毛坏直径为：D=(4/a)0.5式中 a分解成简单几何体的表面积。其计算公式为：a1=d1h1a2=r1(d2+4r1)/2a4=r1(d3-4r1)/2a5=d4h2a6=r2(d5+4r2

13、)/2a7=d52/4经算得D=100mm判断正拉深能否一次拉成m反=d/D=55/100=0.55t/D=0.8/100=0.8%由冷冲压模具设计指导查得拉深系数：m1=0.530.55m反=m1=0.55故可一次拉成正拉深拉深高度计算：h=0.25(D2/d-d)+0.43r(d+0.32r)/d =0.25(1002/54.2-54.2)+0.43*2.5(54.2+0.32*2.5)/54.2 =33.6判断是否采用修边余量： h/d=31.7/55=0.58需采用修边余量 =2mm加修边余量后，计算毛坯直径D加修边余量后,h1值改变：h1=12+2=14其它值不变。则 D=（4a/）

14、0.5 =101.68102(mm)正拉深系数：m正=55/102=0.54(mm)0.53<m正<0.55仍可一次拉成。拉深高度计算：h=0.25(D2/d-d)+0.43r(d+0.32r)/d =0.25(1022/54.2-54.2)+0.43*2.5(54.2+0.32*2.5)/54.2 =35.5(mm)1.1.6 排样图的工艺分析排样问题是指需要开料的工件在板料上的布置和开切方式。选择合理的排样布局方式，是提高材料利用率、降低生产成本和保证工件质量的有效措施。排样起先是指冲裁件在条料、带料、板料上的布置方式。选择合理的排样方式和适当的搭便值，是提高材料利用率、降低生

15、产成本和保证工件质量及模具寿命的有效措施。根据冲裁件在板料上的布置方式，排样形式有直排、单行排、多行排、斜排、对头直排和对头斜排等 多种排列方式。在冲压零件的成本中，材料费用约占 60%以上，因此材料的经济利用具有非常重要的意义。冲压件在条料或板料上的布置方法称为排样。不合理的排样会浪费材料，衡量排样经济性的指标是材料的利用率。 可用下式计算 ： 一个进距内的材料利用率：A/A0×nA/h×   式中材料利用率； 工件的实际面积； A0所用材料面积，包括工件面积与废料面积； h 送料进距 (相邻两个制件对应点的距离)； B条料宽度。 n-一个进距内冲件数目。

16、60;   从上式可看出 ，若能减少废料面积，则材料利用率高。废料可分为工艺废料与结构废料两种(图1）。搭边和余料属工艺废料，这是与排样形式及冲压方式有关的废料；结构废料由工件的形状特点决定，一般不能改变。所以只有设计合理的排样方案，减少工艺废料，才能提高材料利用率。 1-结构废料； 2-工艺废料图 1 废料分类     排样合理与否不但影响材料的经济利用，还影响到制件的质量、模具的结构与寿命、制件的生产率和模具的成本等技术、经济指标。因此，排样时应考虑如下原则： 提高材料利用率 (不影响制件使用性能前提下，还可适当改变制件形状)。 排样方法使

17、应操作方便，劳动强度小且安全。 模具结构简单、寿命高。 保证制件质量和制件对板料纤维方向的要求。1.1.7 零件排样方案的确定(3) 排样的设计 排样合理与否不但影响材料的经济利用，还影响到制件的质量、模具的结构与寿命、制件的生产率和模具的成本等技术、经济指标。因此，排样时应考虑如下原则： 提高材料利用率 (不影响制件使用性能前提下，还可适当改变制件形状)。 排样方法使应操作方便，劳动强度小且安全。 模具结构简单、寿命高。 保证制件质量和制件对板料纤维方向的要求。 排样方法     根据材料经济利用程度，排样方法可分为有废料、少废料和无废料排样三种，根据制件在条料

18、上的布置形式，排样又可分为直排、 斜排 、对排、混合排、多排等多种形式。 图 2 排样 有废料排样法：如图 2a)所示，沿制件的全部外形轮廓冲裁，在制件之间及制件与条料侧 边之间 ，都有工艺余料 (称搭边)存在。因留有搭边，所以制件质量和模具寿命较高，但材料利用率降低。                            &#

19、160;                          少废料排样法：如图 2b)所示。沿制件的部分外形轮廓切断或冲裁，只在制件之间(或制件与条料侧 边之间 )留有搭边，材料利用率有所提高。              

20、;无废料排样法：无废料排样法就是无工艺搭边的排样，制件直接由切断条料获得。图 2c)是步距为两倍制件宽度 的一模两件 的无废料排样。     采用少、无废料排样法，材料利用率高，不但有利于一次冲程获得多个制件，而且可以简化模具结构、降低冲裁力但是，因条料本身的公差以及条料导向与定位所产生的误差的影响，所以冲裁件的公差等级较低。同时，因模具单面受力 (单边切断时)，不但会加剧模具的磨损，降低模具的寿命，而且也直接影响到冲裁件的断面质量。为此排样时必须统筹兼顾、全面考虑。表 1为排样形式分类示例。 表 1排形式分类示例排样方式为提高材料的利用率，采用直排的排

21、列方案，如图2-1所示。 (2)、 步距 H=28.2+1.2=29.4(mm)条料宽度 B=28.2+1.5×2=31.2(mm)(3)冲压件毛坯面积 A=× (28.2/2)2=624.3(mm2)(4)一个步距材料利用率： =A/BH×100%=624.3/31.2×29.4×100%=68.06% 搭边查表2-18的搭边a和a1的数值a=1.0，a1=1.21.1.8 小结1.2 凸、凹模的设计1.2.1 凸、凹模的设计原则冲裁过程中，凸、凹模要与冲裁零件或废料发生摩擦，凸模轮廓越磨越小，凹模轮廓越磨越大，结果使间隙越用越大。

22、因此，确定凸、凹模刃口尺寸应区分落料和冲孔工序，并遵循如下原则：设计落料模先确定凹模刃口尺寸。以凹模为基准，间隙取在凸模上，即冲裁间隙通过减小凸模刃口尺寸来取得。设计冲孔模先确定凸模刃口尺寸。以凸模为基准，间隙取在凹模上，冲裁间隙通过增大凹模刃口尺寸来取得。根据冲模在使用过程中的磨损规律，设计落料模时，凹模基本尺寸应取接近或等于工件的最小极限尺寸；设计冲孔模时，凸模基本尺寸则取接近或等于工件孔的最大极限尺寸。这样，凸、凹在磨损到一定程度时，仍能冲出合格的零件。 模具磨损预留量与工件制造精度有关。用x、表示，其中为工件的公差值，x为磨损系数，其值在0.之间，根据工件制造精度进行选取：工

23、件精度IT10以上 X=1工件精度IT11IT13 X=0.75工件精度IT14 X=0.5不管落料还是冲孔，冲裁间隙一般选用最小合理间隙值（Zmin）。选择模具刃口制造公差时，要考虑工件精度与模具精度的关系，即要保证工件的精度要求，又要保证有合理的间隙值。一般冲模精度较工件精度高24级。对于形状简单的圆形、方形刃口，其制造偏差值可按级来选取；对于形状复杂的刃口制造偏差可按工件相应部位公差值的1/4来选取；对于刃口尺寸磨损后无变化的制造偏差值可取工件相应部位公差值的1/8并冠以（±）。工件尺寸公差与冲模刃口尺寸的制造偏差原则上都应按“入体”原则标注为单向公差，所谓“入体”原则是指标注

24、工件尺寸公差时应向材料实体方向单向标注。但对于磨损后无变化的尺寸，一般标注双向偏差1.2.2 冲裁间隙的选用1.2.3 冲裁凸、凹模刃口尺寸的确定(2) 确定凸凹模间隙值查冷冲压模具设计指导得Zmin=0.072,Zmax=0.104为了保证新冲模的间隙尺寸小于最大合理间隙，凸、凹模间的制造公差必须保证p+d Zmax-ZminZmax-Zmin=0.032,所以分配公差如下： p =0.012, d=0.02凸凹模刃口尺寸的确定落料查表213得=1.6工件精度为IT14。则取x=0.5凸模尺寸：Dp=(D-X-Zmin) -0.012=(102-0.5*0.16-0.072) -0.012=

25、101.85-0.012凹模尺寸：Dd=(D-X) 0=(102-0.5*0.16) 0=101.92 01.2.4 凸模的结构设计和固定凸模凸模的外形如图所示：图 1-3 1.2.5 弯曲凸模工作部分设计(6) 确定凹凸模的间隙，计算凹凸模工作部分的尺寸 拉深凹模与凸模的圆角半径R凹 =0.8（D-d）t =0.8(97-55)x0.8=4.5,取整后得，R凹=5mmR凸=r1=2.5mm 拉深模的间隙 用压边圈时 Z=（11.1）t=0.80.88mm拉深凸、凹模工作部分的尺寸及制造公差 当工件要求外形尺寸时，以凹模的尺寸为基准进行计算，查指导表434得，d=0.06，p=0.04。 凹模

26、尺寸：D凹=（D-0.75）=(55-0.75*0.16)=54.09 凸模尺寸：D凸=（D-0.75-2Z）=（55-0.75*0.16-2*0.8）=53.49 当工件要求内形尺寸时，以凸模尺寸为基准进行计算，即 凸模尺寸：d凸=(d+0.4)=(55+0.4*0.16)=55.224 凹模尺寸：d凹=(s+0.4+2z)=(55+0.4*0.16+2*0.8)=56.824工件被拉深时的外形如图：工件被反拉深时外形如图：1.2.6 凸模的强度验算1.2.7 凹模的设计（5）计算或估算模具各只要零件（凸模、凹模、凸模固定、垫板）的外形尺寸，以及卸料橡胶或弹簧的自由高度 凹模凹模的厚度 H=

27、Kb15mm 查指导表224得K=0.21H=0.21X97=20.3mm凹模壁厚 C=(1.52)H(30mm)C=(1.52)x20.3=30.540.7mm取C=40mm图 1-4 凹模外形如图所示：1.2.8 小节1.3 模具的结构件及有关装置1.3.1 模架与导向装置2、 模架的选择 本设计选用后侧导柱模架L=200mm,b=200mm, 上模座：200*200*50下模座：200*200*60导柱 ：32*210导套 ：32*115*48模架如图所示：1.3.2 限位装置1.3.3 导料装置1.3.4 卸料装置1.3.5 其他零部件及设计要素弹簧的选择（冲模通常用的是圆柱螺旋压缩弹

28、簧）F顶=F卸/n=4300/8=537.5N查指导表840，选取的弹簧为： D=30,D2=26,ho=100,t=6.4,n=9.51.3.6 小节1.4 冲压力的计算及压力机的选择1.4.1 冲压力的计算（4）计算冲压力（包括冲裁力、拉深力，推件力、压边力）冲裁力F冲 =Lt式中：L冲裁件的周长（mm）t材料厚度（mm）材料的抗剪强度（MPa）查冷冲压模具设计指导表8-1 黑色金属材料的力学性能得：的值为216304MPa，取=304MpaL=DF冲=KDt=1.3*3.14*102*0.8*304=10.126*10(N)=101(KN)选择设备吨位时，考虑刃口磨损和材料厚度及力学性能

29、波动等因素，实际冲裁力可能增大，所以应取F=1.3 F冲=1.3*101=131.3(KN)F最大可能冲裁力卸料力F卸=K卸FK卸卸料力系数。查表2-20得，K卸=0.045。F卸=0.045*131.3=5.9(KN)顶件力F顶=K顶FK顶顶件力系数。查表2-20得，K顶=0.06F顶=0.06*131.3=7.86(KN)压边力判断是否采用压边圈t/D=0.8/102=0.7%<1.5%m正=0.54<0.6所以应采用压边圈。FQ=APA压边面积；P单位面积上的压边力。查表6-13得，P=3A=(D-(d外-2R凹)/4=4850.5mmFQ=4850.5*3=14551.5(

30、N)=14.6(KN)拉深力正拉深：F正=Kdtbd拉深件直径,d=54.2t料厚,t=0.8b 材料强度极限, b=383MPa K 修正系数m总=d/D=55/102=0.54查冷冲模设计表6-8得m1=0.54所以，m总 m1。查表6-11得K=1F正= Kdtb =1*3.14*54.2*0.8*383=52145.6(N)=52.15(KN)反拉深：反拉深拉深系数：m反=d4/d1=30.8/54.2=0.56所以能一次拉成计算拉深力F反=Kdtb其中：d=30.8K=1代入 F反=Kdtb得： F反=29.7 KN1.4.2 冲压压力中心的计算冲模对工件施加的冲压力合力的中心称为冲

31、压压力中心。冲裁模对工件施加的冲裁力合力的中心为冲裁压力中心，拉伸模对工件施加的拉深力合力的中心成为拉深压力中心。为了保证压力机和模具的正常工作，应使模具的压力中心与压力机滑块的中心线相重合。否则，冲压时滑块就会承受偏心载荷，导致滑块导轨和模具导向部分不正常的磨损，还会使合理间隙得不到保证，从而影响制件质量和降低模具寿命甚至损坏模具。在实际生产中，可能会出现由于冲件的形状特殊或排样特殊，从模具结构设计与制造考虑不宜使压力中心与模柄中心线相重合的情况，这时应注意使压力中心的偏离不致超出所选用压力机允许的范围。确定压力中心的对象包括：简单几何图形、多凸模模具和复杂形状零件模具。本次设计加工的工件属

32、于简单几何图形，如图4.4所示：几何中心为：其压力中心坐标为（7.95，0）。1.4.3 压力机的选用 4 选择压力机 拉深时，压边力与拉深力同时产生，所以计算总拉深力时应该包括压边力在内，即：F总=F正+F反+FQ+F卸 =52.15+29.7+14.6+3.04 =99.499KN 本设计为深拉深，因此F总 （0.50.6）F压 即，F压 F总/（0.50.6） =173.8208.6KN 考虑到模架的开模行程，所以选择的压力为：JC23-35 公称压力/KN：350 滑块行程/mm：80 最大封闭高度/ mm：280 封闭高度调节/ mm：60 前后：200 工作孔尺寸/ mm 左右：2

33、90 直径：2601.4.4 小节第二章 反拉深模具的数控加工工艺设计过程图 2-1 图2-2-1 数控加工工艺过程示意图2.2 数控加工工艺设计过程2.2.1 数控加工工艺一般过程用数控机床上加工工件时，首先应先根据工件图样，分析工件的结构形状、尺寸和技术要求，以此作为制定工件数控加工工艺的依据。制订数控加工工艺过程，首先，要确定工件数控加工的内容、要求；然后，设计加工过程，选择机床和刀具，确定工件定位装夹，确定数控工序中工步和次序，确定每个工步的刀具路线、切削参数；最后，填写工艺文件和加工程序及程序校验等。数控加工工艺过程如图2-2-1所示。2.2.2 数控加工内容的选择当选择并决定对某个

34、零件进行数控加工后，并非其全部加工内容都采用数控加工，宜选择那些适合、需要的内容和工序进行数控加工，注意充分发挥数控的优势。1.选择数控加工内容： (1)选择普通机床无法加工的复杂异形零件结构作为数控加工内容。如，数控机床依靠数控系统实现多坐标控制和多坐标联动，形成复合运动，可以进行复杂型面的加工.。(2) 选择普通机床加工质量难以保证的内容作为数控加工内容。如，尺寸精度、形位精度和表面粗糙度等要求高的零件(3) 选择普通机床加工效率低、工人手工操作劳动强度大的内容作为数控加工内容。如，形状复杂，尺寸繁多，划线与检测困难，普通机床上加工难以观察和控制的零件。(4) 选择一致性要求好的零件作为数

35、控加工内容。在批量生产中，由于数控机床本身的定位精度和重复定位精度都较高，能够避免在普通机床加工时人为因素造成的多种误差，数控机床容易保证成批零件的一致性，使其加工精度得到提高，质量更加稳定。2.不宜选择数控加工内容：(1) 需要用较长时间占机调整的加工内容。(2) 加工余量极不稳定，且数控机床上又无法自动调整零件坐标位置的加工内容。(3) 不能在一次安装中加工完成的零星分散部位，采用数控加工很不方便，效果不明显，可以安排普通机床补充加工。 此外，在选择数控加工内容时，还要考虑生产批量、生产周期、工序间周转情况等因素，合理使用数控机床.2.2.3 数控加工要求分析对适合数控加工的工件图样进行分

36、析，以明确数控机床加工内容的加工要求。分析工件图是其加工工艺的开始，工件图提出的要求又是加工工艺的结果和目标。(1) 对尺寸标注的分析 工件图样用尺寸标注确定零件形状、结构大小和位置要求，是正确理解零件加工要求的主要的依据。数控加工工艺人员对零件尺寸标注的分析应注意以下几点：分析图样尺寸标注方法是否适应数控加工的特点。对数控加工来说，尺寸从同一基准标注，便于工艺编程时保持设计、工艺、检测基准与编程原点设置的一致。而采取不同基准的局部分散尺寸标注，常常给加工工艺设计带来诸多不便。分析图样中加工轮廓的几何元素是否充分。由于零件设计人员在设计过程中考虑不周或被疏忽，常常出现构成零件轮廓的几何元素条件

37、不充分，有错、漏、矛盾、模糊不清的情况。当发生以上各项缺陷时，应向图样的设计人员或技术管理人员及时反映，解决后方可进行程序编制工作。分析设计基准与工艺定位基准的统一问题，分析定位基准面的可靠性，以便设计装夹方案时，采取措施减少定位误差。(2) 公差要求分析分析零件图样上的公差要求，以确定控制其尺寸精度的加工工艺。影响到尺寸加工精度的工艺因素有机床的选择、刀具对刀方案、工件装夹定位选择及确定切削用量等因素。尺寸公差，从零件的设计角度看，是表示工件尺寸所允许的误差的范围，它的大小影响零件的使用性能；从工件加工工艺的角度来解读公差，它首先是生产的命令之一，它规定加工中所有加工因素引起加工因素误差大小

38、的总和必须在该公差范围内，或者说所有的加工因素分享了这个公差，公差是所有加工因素公共的允许误差。对数控加工而言，由机床、夹具、刀具和工件所组成的统一体称为“工艺系统”。工艺系统的种种误差，是零件产生加工尺寸误差的根源。工艺系统误差有控制系统的误差，机床伺服系统的误差，零件定位误差，对刀误差以及机床、工件、刀具的刚性等引起的其他误差等。除工艺系统误差外，还包括程序编制的坐标数据值、刀具补偿值、刀具磨损补偿值的误差等。对于数控切削加工，零件的形状和位置误差主要受机床主运动和进给运动机械运动副几何精度的影响。如沿X坐标轴运动的方向线与其主轴轴线不垂直时，则无法保证垂直度这一位置公差要求。(3) 表面

39、粗糙度要求表面粗糙度是保证零件表面微观精度的重要要求，也是合理选择机床、刀具及确定切削用量的重要依据。机械加工时，表面粗糙度形成的原因，主要有两方面，一是几何因素，二是物理因素。影响表面粗糙度的几何因素，主要是刀具相对工件作进给运动时，在加工表面留下的切削层残留面积。残留面积越大，表面越粗糙。残留面积的大小与进给量、刀尖圆弧半径及刀具的主副偏角有关。物理因素是与被加工材料性质和与切削机理相关的因素。如：当刀具中速切削塑性材料时产生积屑瘤与鳞刺，使加工表面的粗糙程度高；工艺系统中的高频振动，使刀刃在加工表面留下振纹，增大了表面粗糙度值(4) 其它要求分析图样上给出的零件材料要求，是选择刀具(材料

40、、几何参数及使用寿命)和选择机床型号及确定有关切削用量等的重要依据。 零件的加工件数，对装夹与定位、刀具选择、工序安排及走刀路线的确定等都是不可忽视的因素。2.2.4 选用数控机床合理选用机床，才能以合理的投入，获得最佳生产效果。考虑零件特点和加工要求，全面衡量数控机床特征，是选用合适的数控机床的关键。数控设备的选用应从以下几个方面考虑。(1) 考虑机床的加工目标选用数控机床时总是有一定的出发点，目的是解决生产中的某一个或几个问题，选是为了用，选中的数控机床应能较好地实现预定的目标。例如考虑数控机床的加工目标是为了加工复杂的零件？还是为了提高加工效率？是为了提高精度？还是为了集中工序，缩短周期

41、？或是实现柔性加工要求？有了明确的目标，有针对性地选用机床，才能以合理的投入，获得最佳效果。(2) 考虑机床工艺范围、类型不同工艺类型的数控机床或加工中心，其使用范围也有一定的局限性，只有加工在其工艺范围内的工件，才能达到良好的效果。各种加工机床都有其最佳加工的典型零件。如，立式数控铣床及镗铣加工中心适用于加工平面凸轮、样板、箱盖、壳体等形状复杂单面加工零件，以及模具的内、外型腔等；卧式铣床和加工中心配合回转工作台适用于加工箱体、泵体、壳体有多面加工任务的零件，如果对箱体的侧面与顶面要求在一次装夹中加工，可选用五面体加工中心。大多数工件可以用二轴半联动的机床来加工，有些工件需要用三轴、四轴甚至

42、五轴联动加工。机床联动功能的冗余是也是一种浪费，而且给使用、维护、修理带来不必要的麻烦。例如：当工件只要钻削或铣削加工时，就不要选用加工中心；能用数控车床完成的工件，就不必选用数控车削中心。对机床工艺范围和类型的选择，应以够用为度，不宜盲目地追求“先进性”。(3)考虑机床规格主要是指机床的工作台尺寸以及运动范围等。工件在工作台上安装时要留有适当的校正、夹紧的位置；各坐标的行程要满足加工时刀具的进、退刀要求；工件较重时，要考虑工作台的额定荷重；尺寸较大的工件，要考虑加工中不要碰到防护罩，也不能妨碍换刀动作；对数控车床主要考虑卡盘直径、顶尖间距、主轴孔尺寸、最大车削直径及加工长度等。(4) 考虑主

43、电机功率及进给驱动力等使用数控机床加工时，常常是粗、精加工在一次装夹下完成。因此，选用时要考虑主电动机功率是否能满足粗加工要求，转速范围是否合适；铰孔和攻螺纹时要求低速大扭矩；钻孔时，尤其钻直径较大的孔，要验算进刀力是否足够。对有恒切削速度控制的机床，其主电机功率要相当大，才能实现实时速度跟随，例如f360mm的数控机床，主电动机功率达27kW。(5)考虑加工精度及精度保持性影响数控机床加工精度的因素很多，如编程精度、插补精度、伺服系统跟随精度、机械精度等，在机床使用过程中还会有很多影响加工精度的因素发生，如温度的影响、力、振动、磨损的影响等等。对用户选用机床而言，主要考虑的是综合加工精度，即

44、加工一批零件，然后进行测量，统计、分析误差分布情况。选择机床的精度等级应根据被加工工件关键部位的加工精度要求来确定，一般来说，批量生产零件时，实际加工出的精度公差数值为机床定位精度公差数值的1.52倍。(5) 考虑设备运行的可靠性设备故障是最令人头痛的问题，特别是同类设备台数少时，设备故障将直接影响生产。机床稳定可靠性高，既有数控系统的问题，也有机械部分的问题，尤其是数控系统部分。选择的设备一个是要少出故障，同时还要考虑排除故障要及时。衡量设备可靠性的两个指标。平均无故障时间（MTBF），其值可表示成：MTBF=总工作时间/总故障次数（小时）。平均排除故障时间（MTTR），即从出现故障直到故障

45、排除恢复正常为止的平均时间。(6) 考虑机床配置机床配置主要包括换刀装置、冷却装置、排屑装置等。数控机床的转塔刀架有412把刀，大型机床还多些，有的机床具有双刀架或三刀架。按加工零件的复杂程度，一般选取812把刀已足够（其中包括备用刀）。加工中心的刀库容量有1040把、60把、80把、120把等配置。选用时以够用为原则，同时考虑换刀时间、相配的刀具系统。现代数控机床都使用大流量的冷却液，不仅可以降低切削区的温度，保证高效率地切削，而且可以起着冲屑的作用。配有排屑装置时，可以保证加工自动连续地进行。数控加工方案数控机床的加工方案的内容包括：对选用的数控机床进行调整，以满足加工的精度要求；对数控加

46、工工序内容进行合理划分，确定安装次数和工步数目，确定加工的先后顺序；确定装夹方案、定位基准、工件坐标系；确定工步，包括工步的刀具的选用、刀具的路线、刀具的切削用量等内容；确定对刀方案和刀具的补偿方案并对刀具预调。(1)装夹方案：选用合适夹具，保证定位和夹紧要求，做到工件装夹快速有效。(2)选择合适的刀具 根据工件加工要求、材料性能、切削用量、机床特性等因素，正确选择刀具的刀具类型、刀具材料、刀具几何参数，并使刀具安装调整方便等。(3)工步划分和加工余量的选择数控机床加工面余量的大小等于加工同一表面的各工步或工序加工余量的总和，加工同一表面的各工步或工序间的加工余量的选择可根据下列方法进行：尽量

47、采用最小的加工余量总和，以便缩短加工时间，降低零件加工费用。加工余量又要足够，保证加工同一表面的各工步或工序的最终的加工能得到图纸上所规定的精度和表面粗糙度要求；加工余量要与加工零件的尺寸大小相适应，一般来说零件越大，由于切削力、内应力所引起的变形也越大，故加工余量也相应大些；决定加工余量时应考虑到零件热处理引起的变化，以免产生废品；决定加工余量时应考虑加工方法和加工设备的刚性，以免零件发生变形。(4)选择合理的刀具路线刀具路线是加工过程中，刀具点相对工件进给运动轨迹和方向。合理地选择刀具路线要兼顾到刀具进给运动的安全性、加工质量、加工效益。(5)确定合理的切削用量 合理确定刀具切削运动过程中

48、主运动、进给运动的大小，即合理选用切削速度、背吃刀量及进给量，以满足加工质量要求，充分发挥加工潜能，力求降低加工成本。(6)数控机床加工方案合理制定和方案优化： 在数控机床加工过程中，加工对象复杂多样，由于工件结构形状大小、技术要求的不同、毛坯的不同、材料不同、批量不同等因素的变化，具体零件在制定加工方案时，除参考典型工件的数控加工方案，还应针对具体加工内容、要求具体分析，灵活处理或特别对待，只使所制定的加工方案更为合理。确定加工方案时，对于同一工件的加工方案可以有很多个，应选择最经济、最合理、最完善的加工工艺方案，从而达到质量优、效率高和成本低的目的，即对加工方案存在优化的要求。 加工程序编

49、写与校验1.数学处理为了向机床计算机描述刀具路线（刀具路线数据化），有必要设定适当的工件坐标系，计算组成刀具运动轨迹各个线段的起点和终点坐标数据。对于由直线和圆弧组成的比较简单的零件加工，要计算出零件轮廓相邻几何元素的切点或交点(统称为基点)的坐标值，获得各几何元素的起点、终点、圆弧的圆心坐标，作为进给运动轨迹描述的依据。对于形状复杂的零件(如特殊曲线、曲面组成的零件)的加工，如果数控系统本身没有此类曲线的插补功能时，需采用小直线段或圆弧段拟合逼近法，根据加工精度的要求计算出各节点(逼近线段的交点或切点称为节点)坐标值，这往往需要借助于计算机辅助完成。2填写加工程序刀具路线、工艺参数(如切削用

50、量等)以及刀位数据确定后，按数控系统规定的功能指令代码和程序段格式，编写零件加工程序单，并把加工程序输入到CNC。3加工程序校验与调整编制好的程序必须经过校验和试切才能用于正式加工。可在带有刀具轨迹动态模拟显示功能的数控系统上，切换到CRT图形显示状态下模拟运行所编程序，据自动报警内容及所显示的刀具轨迹或零件图形是否正确来调试、修改。还可采用不装刀具、工件，开车空运行来检查、判断程序执行中机床运动是否符合要求。以上方法只能检验机床运动是否正确，而不能检验被加工零件的实际加工质量，因此需要进行零件的首件试切。对于较复杂的零件，可先采用塑料或铝等易切削材料进行首件试切。当首件试切有误差时，应分析产生原因并加以修改。零件程序通过校验和首件试切合格后，可进行正式批量加工生产。生产过程中，由于刀具磨损等原因，要适时检测所加工零件尺寸，进行刀具补偿。操作者还要注意观察运行情况，以免发生意外。对经过实践检验的加工工艺进行整理修改并定稿存档。 数控加工技术文件归档编写数控加工专用技术文件是数控加工工艺设计的内容之一。这些专用技术文件既是数控加工及产品验收的依据，也是需要操作者遵守、执行的规程，有的则是加工程序的具体说明或附加说明，目的是让操作者更加明确程序的内容、装夹方式、各个加工部位所选用的刀具及其他问题。下面介绍几种数