第7章+测试零件数控加工方案.1

Page1《数控机床数字孪生设计与仿真验证》

——第7章测试零件数控加工方案Page2目标与导读7.1加工要求与标准解读7.2加工工艺规程制定7.3夹具设计与刀具选用2目录13Page3目标与导读知识

目标1.理解机床精度验证标准及方法2.掌握NAS试件加工工艺编制3.熟练掌握常规夹具平口钳设计流程及方法4.掌握刀具选择基本方法能力

目标1.能够完成NAS试件加工工艺设计2.能够完成平口钳建模3.能够结合刀具选择原则完成NAS试件刀具选择素质目标1.培养学生的问题解决能力和创新能力2.培养学生表达能力和团队协作能力3.培养学生工程应用能力4.培养学生自主学习和自我提升的能力

素养目标1.通过编制NAS试件工艺设计，提升学生工程应用的创新思维2.通过完成刀具选型，培养学生精益求精的工匠精神，发展新质生产力教学目标导读Page47.1加工要求与标准解读

7.1.1.机床精度概述机床精度主要分为几何精度、定位精度和切削精度。几何精度反映机床各部件的形状和位置精度；定位精度体现机床运动部件的定位准确性；切削精度则综合反映机床在实际切削过程中的精度表现，受多种因素影响。例如，某精密加工中心在进行高精度零件加工时，几何精度和定位精度的微小偏差可能导致切削精度的显著下降，影响零件的最终质量。机床精度的分类切削精度不仅受机床自身精度影响，还与试件材料、环境温度、刀具性能及切削条件等因素密切相关。为准确评估机床的真实精度，需在规定条件下进行测试，如图7-1所示的NAS试件规格及精度要求。例如，当环境温度变化较大时，机床的热膨胀可能导致切削精度下降；而刀具磨损或刀具性能不佳也会直接影响加工表面的质量和尺寸精度。切削精度的影响因素NAS试件的检测项目包括外轮廓的直线度、平行度、垂直度，圆形凸台的同轴度、圆度，斜边的直线度和倾斜度，以及孔的圆柱度、垂直度、同轴度和位置度等，如表7-1所示。这些检测项目全面覆盖了机床在不同加工部位的精度表现。例如，通过检测Φ108mm圆形凸台的同轴度，可以评估机床在加工复杂曲面时的精度稳定性；而检测3°斜边的倾斜度则能验证机床在加工倾斜面时的精度保持能力。NAS试件的检测项目Page57.2加工工艺规程制定

7.2.1.工艺基础知识7.2.2.NAS试件工艺规程设计工艺设计的重要性工艺设计是一个综合性的过程，涉及产品、设备、工艺和管理等多个方面，旨在实现高效、优质、低成本的生产目标。零件的加工工艺设计流程包括确定加工内容、加工顺序、选择刀具和切削用量、确定加工余量和工序尺寸、制定工序方案以及编制工艺文件等。例如，某汽车制造企业通过优化工艺设计，将发动机缸体的加工效率提高了20%，同时降低了生产成本和次品率。工序与工步的关系工序是指在一台机床上或在同一个工作地点对同一个或一组工件连续完成的那部分工艺过程，而工步是工序的基本单元，指在一个工序中，当工件的加工表面、切削刀具和切削用量保持不变时所完成的部分工序。工位则是工件在加工过程中相对于刀具或设备固定部分的每一个加工位置。例如，在加工一个复杂零件时，可能需要多个工序和多个工步来完成，每个工步都有其特定的加工参数和操作要求，合理划分工序和工步可以提高加工效率和质量。依据NAS试件零件图，该零件由方形凸台、圆形凸台、圆形腔、中心孔和阵列孔组成。加工顺序的合理安排直接影响零件的加工质量、生产效率和加工成本。根据基面先行、先面后孔、先粗后精、先面后孔的原则，确定加工顺序，如表7-2所示。例如，先加工正四方形底座，再精铣上表面，接着加工边长为160的正方形，最后加工圆形凸台和阵列孔等，这种顺序可以确保加工过程的稳定性和精度。NAS试件工艺规程设计Page67.3夹具设计与刀具选用

7.3.1.夹具设计基本流程及示例夹具的定义与作用夹具是在机械加工、焊接、热处理、检验和装配等工艺过程中，用于安装加工工件至正确位置的工艺装备。夹具的作用是保证加工质量、提高生产效率和确保加工过程的安全性。常见夹具类型包括通用夹具、专用夹具和可调夹具。例如，通用夹具如平口钳和台虎钳，适用于多种工件的加工，而专用夹具则针对特定工件设计，具有更高的加工精度和效率。NAS试件夹具设计示例以设计装夹NAS试件的夹具为例，选用螺纹夹紧机构的螺杆平口虎钳。夹具的主要技术要求包括固定钳口和移动钳口的平行度、垂直度和表面粗糙度等，如表7-4所示。通过合理设计夹具结构，可以确保工件在加工过程中的稳定性和精度。例如，设计的螺杆平口虎钳采用铸铁HT300或铸钢ZG270-500作为本体材料，导轨硬度为35~40HRC，钳口材料为20Cr，确保了夹具的强度和耐磨性。夹具设计的基本步骤夹具设计的基本步骤包括明确设计要求、确定夹具的结构方案、设计夹具的具体结构和进行夹具的加工与装配。在设计过程中，需根据工件的工作图、技术条件、生产纲领和工艺规程等信息，选择合适的夹具类型和结构。例如，设计用于加工NAS试件的夹具时，需考虑工件的尺寸、形状和加工要求，选择合适的夹紧机构和定位方式，确保工件在加工过程中的稳定性和精度。Page77.3夹具设计与刀具选用

7.3.2.刀具选用原则01刀具是数控加工中的关键工具，其性能直接影响加工效率和加工质量。刀具选用需综合考虑机床、材料、加工要求、刀具性能和寿命等多个因素，以选择最适合的刀具类型和规格。例如，选择合适的刀具可以显著提高加工效率，降低刀具磨损，延长刀具寿命，同时保证加工表面的质量和尺寸精度。刀具选用的重要性02常见刀具材料包括高速钢、硬质合金、陶瓷、超硬材料、非合金工具钢和合金工具钢。不同材料的刀具具有不同的性能特点和应用场合，如表7-5所示。铣削刀具按形状和用途分类，包括平头铣刀、球头铣刀、成型铣刀、面铣刀、锯片铣刀、立铣刀、角度铣刀和粗皮刀等，如表7-6所示。例如，高速钢刀具适用于切削硬度较低的金属材料，而硬质合金刀具则适用于切削硬度较高的金属材料和非金属材料。选择合适的刀具材料和类型可以显著提高加工效率和质量。刀具类型及选用03在刀具选用时，还需考虑经济性和安全性原则。经济性原则要求在满足加工要求的前提下，尽量选择成本较低的刀具；安全性原则则要求刀具在使用过程中应具备足够的强度和稳定性，避免因刀具损坏导致的安全事故。例如，某企业在加工一批零件时，通过合理选用经济型刀具，降低了生产成本；同时，通过严格检查刀具的强度和稳定性，确保了加工过程的安全性。刀具选用的经济性与安全性Page8习题一、填空题：机床的精度主要包括：

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。2.

是构成工序的基本单元。3.

刀具按照材料进行分类可分为

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