数字化技术项目综合训练总结报告

1、53数字化技术项目综合训练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.

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486.2具体任务与要求486.3训练过程、内容和结果496.4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

3、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，

4、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

5、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。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

6、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计算过程如下：竖直方向上受力， F1+F2=q*OC对A点求力矩， q*OA2/2 q*AC2/2 +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

7、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。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

8、弧下表面在接触的那条线上受到指向圆心的正压力。如图1-5图1-51.3.4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

9、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

10、，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。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

11、称.Prt”的格式统一采用拼音全名，例如“BJ080225-zhangsan-chilunzhou.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“BJ080225-zhangsan-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目描述1-10SOLIDS实体61-80DATUMS基准特征11-20SHEETS片体81-90DRAFTINGS工程图21-40SKETCHES内部曲线91-100ANNOTATION尺寸、标注41-60CU

12、RVES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”“width”；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、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理工作。UG/NX是集C

13、AD/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

14、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

15、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

16、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。图2-1车削轴工程图图2-2车削轴三维模型图图2-3铣削零件三维模型图图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2.4训练小结在本模块的训练过程中，主要是UG中CAD数

17、字化模型模块的训练练习和UG CAD制图的基本方法的训练。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

18、，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和细心，强大的基础知识积累。训

19、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

20、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

21、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

22、粗糙度以及其他技术要求的零件工程图；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.

23、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

24、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

25、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30min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、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

26、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

27、数每台件数每批件数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1下料35×80实训中心游标卡尺2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实训中心三爪卡盘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实训中心三爪卡盘 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实训中心三爪卡盘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

28、中心三爪卡盘T02游标卡尺6粗车22和26外圆到23.4和27.4实训中心三爪卡盘T01游标卡尺7半精车和精车22和26外圆到22和26实训中心三爪卡盘T02游标卡尺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实训中心三爪卡盘T03游标卡尺更改内容编制抄写校对审核批准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 取整为80mm，便于装夹外圆：D=26+1.7x2=29.4m

29、m 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（0-0.052）22.122.1（0-0.052）Ra3.2粗车2.0h12（0-0.21）23.423.4（0-0.21）Ra12.5毛坯25.4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度精车0.1h7（0-0.021）2626（0-0.021）Ra1.6半精车1.3h9（0-0.052）26.

30、126.1（0-0.052）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（0-0.018）1818（0-0.021）Ra1.6半精车1.3h9（0-0.043）18.118.1（0-0.043）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数控机床，（数控操作系统） 粗精车零件所有尺寸其主要技术参数：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

31、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 70mm主轴转速范围 25-3000r/min主电机功率 15kw（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

32、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0.64T0460º外螺纹车刀1车外

33、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

34、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,c=120m/min，各修正系数为：k1=1.0，k2=1.3c=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=814×1.0×0.5=407N切削功率 Pc=FcV

35、c/（60×1000）=407×156/(60×1000)=1.058kw机床功率的校核 Pe= Pe×=15×0.75=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/min，各修正系数为：k1=1.0，k2=1.3c=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

36、削用量精车时背吃刀量ap=0.1mm，f=0.125 mm/r，c=120m/min，各修正系数修改为：k1=1.27，k2=1.8c1=120×1.27×1.8=274m/minn=1000×c/(×d)=1000×274/(×26)= 3354r/min切削力 Fc=kcapf=814×0.1×0.125=10.175N切削功率 Pc=FcVc/（60×1000）=10.175×274/(60×1000)=0.05kw机床功率的校核 Pe= Pe×=15×0.7

37、5=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/min，各修正系数修改为：k1=1.27，k2=1.8c1=120×1.27×1.8=274m/minn=1000×c/(×d)=1000×274/(×15)= 5835r/min（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0.0

38、01mm,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位数控加工工序卡片产品名称或代号零件名称零件图号上海电机学院轴工序简图车间使用设备数控车床工艺序号程序编号夹具名称夹具编号通用三爪卡盘工步号工步作业内容加工面刀具号刀补量主轴转速进给速度背吃刀量备注1夹持右端，粗车左端面，零件长度到78mm端面T01180010022粗车外圆25.4外圆29.4外圆面T0115001201.03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端面T01180012024粗车半球面和15外圆

39、为17.7外圆面，18外圆和斜面为20.7外圆，24外圆为27.4外圆面T0122001201.05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，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M24×1.5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T

40、031500902编制审核批准年 月 日共 页第 页3.2.2铣削零件的工艺分析1. 分析零件图，确定安装基准图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110×90×30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

41、，所以选择的零件的毛坯材料为铝件，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 在确定加工的路线时，应

42、该遵循的原则是“基面先行，先面后孔，先粗后精”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.选择切削用量由于零件的毛坯选择的

43、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,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FFP1）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

44、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。所以当选择的面铣刀对零件进行铣削加工时，其主轴的转速：经过计算可得，可选择其粗加工的主轴转速为1000r/min，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，

45、精加工选择的主轴转速为1600r/min。根据数控铣床的要求，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

46、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

47、 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1以零件上表面为粗基准，粗铣零件下表面至毛坯厚度为29实训中心T12以上步铣削完成的零件下表面为基准，重新装夹，粗铣零件四周，使尺寸达到100×80实训中心T13以下表面为基准，粗铣上表面至毛坯厚度为28实训中心T1 4以零件下表面为基准，粗铣凸台轮廓与凹槽实训中心T15以零件下表面为基准，精铣凸台轮廓与凹槽实训中心T16换刀，粗铣6孔实训中心T27精铣6孔实训中心T28重新装夹零件，粗铣零件下表面，直至零件厚度为20实训中心T19重新装夹零件，在

48、零件的左侧面上粗铣U型槽实训中心 T210精铣U型槽实训中心 T211检验各档尺寸实训中心三坐标测量仪12油封入库实训中心更改内容编制抄写校对审核批准7. 铣削加工工序卡和刀具卡根据零件的结构特点，按所用的刀具来划分工序，即在一次装夹中，用同一把刀具加工出可能加工的所有的部位，然后再换另一把刀具加工其它的部位。这样即可以减少换刀时间，又可以压缩空程时间，减少不必要的定位误差。在一个工序内的工步，按全部加工面先粗加工后精加工来划分工步。因此，按上述方法，零件的数控加工工序卡如下所表3-8 零件数控加工工序卡单位名称数控加工工序卡零件名称材料零件图号铝件工序号程序编号夹具名称使用设备车间1工步号工

49、步内容加工面刀具号主轴转速(r/min)进给量(mm/min)背吃刀量(mm)备注1以零件上表面为粗基准，粗铣零件下表面至毛坯厚度为29T110001001.0自动2以上步铣削完成的零件下表面为基准，重新装夹，粗铣零件四周，使尺寸达到100×80T110001001.0自动3以下表面为基准，粗铣上表面至毛坯厚度为28T110001001.0自动4粗铣凸台轮廓与凹槽T110001001.0自动5精铣凸台轮廓与凹槽T11600800.5自动6换刀，粗铣6孔T210001001.0自动7精铣6孔T21600800.5自动8重新装夹零件，粗铣零件下表面，直至零件厚度为20T110001001

50、.0自动9重新装夹零件，在零件的左侧面上粗铣U型槽T210001001.010精铣U型槽T21600800.5自动零件数控加工刀具卡如下：表3-9 零件数控加工刀具卡产品名称或代号零件名称零件图号序号刀具编号刀具规格和名称数量加工表面备注1T01立铣刀1零件上、下表面，长方形及台阶面多余轮廓2T02立铣刀1U型槽、均布孔3.4训练小结在本次训练中，主要是完成了两个零件的工艺的编排。由于这学期没学习过工艺方面的知识，老师就先给我讲了讲工艺方面的主要知识，让我们熟悉工艺编排的一般流程。接下来的工艺编排就主要是靠相关手册的查阅以及工艺编排模板的使用。我们从对工艺编排的一无所知，到对相关知识的有所了解，都离不开老师以及同学的帮助。面对下学期即将开设的工艺课程，我相信大家都会有不一样的感受的。训练模块四：零件数控加工程序编制4.1零件数控加工宏程序编制4.1.1训练目