综合数控加工及工艺应用学习情境二使用定制工装的综合数控加工

1、学习情境二使用定制工装的综合数控加工单元一零件结构分析与加工信息采集单元二零件加工工艺方案设计单元三工艺装备的定制单元四刀路设计与仿真加工调试单元五基于CAM刀路的工艺文件定制 以小组为单位，接受产品零件加工任务，分析装配部件的结构及零部件的加工要求； 通过与客户沟通、教师讲解、现场调查、案例演示等提取针对结构特征的加工信息，填写工艺分析卡片； 分配各面工艺设计任务，制定工艺草案(批零加工时的装夹定位方案、特殊刀具加工解决方案、对刀调整方案等)，组内汇报，交流研讨确定综合加工工艺草案，填写工艺草案卡片； 分配各面加工刀路设计任务，利用CAM软件进行刀路设计(规划工步顺序、选择刀路方式、构建刀路

2、边界，编制粗精加工刀路)； 比较批零生产对零件加工装夹定位方案的要求，进行简单工装(夹具、专用刀具、对刀辅具)设计训练及立卧加工刀路与编程练习，掌握设计要点； 按照多面加工总体顺序安排，针对各工序加工结果进行STL毛坯文件的备存，为本加工面进行STL毛坯的转换，并据此进行刀路仿真检查，判断工艺合理性，修正刀具与夹具的干预问题，分析特殊结构部位加工走刀要求，修正工艺方案； 组间交流，熟悉零件整体加工工艺过程，工艺设计要点，学会借助仿真检查进行工艺评价； 基于CAM刀路的工艺文件定制的方法，会进行工艺报表文件的输出； 整理资料，完成单元工作学习小结，为组间交流汇报作准备； 小组间进行交流汇报，相互

3、评价各组的工作，提出建议、接受批评并修正。三、课业练习及工作小结要求 (1) 寻求本情境各任务单元给定的引导性问题的答案，给出书面材料或接受辩论。(2) 完成各单元内给定的课业练习，并按要求整理相关材料备查。(3) 按教师给定的课业工作学习小结要求，独立或小组合作整理完本钱情境的电子版工作学习小结。工作学习小结内容主要包括以下各项： 从结构形状、尺寸精度和材料性能三方面进行零件加工工艺性分析。 零件加工工艺设计。完善总体工艺方案(从备料到零件加工工艺过程总表)；主要就基座零件的专用刀具、批量生产用的装夹定位方案，连接臂零件侧面斜槽加工的工艺对刀板、连接臂零件单坯外轮廓铣削的装夹定位方案等进行设

4、计及其资料整理，并就相关特点及使用要求进行文字描述(说明书)；全部各面加工的工序卡片及检验卡片；指定部件的加工刀路设计及其设计说明。 零件加工的局部程序及程序管理表单。 两个或两个以上连续工序加工仿真的毛坯转换方法及仿真加工调试的说明。 学习感受及疑难问题。(4) 整理汇报展示的材料，有条件的可制作PPT。单元一 零件结构分析与加工信息采集一、单元学习任务(1) 识读零件图样，了解基座及连接臂零件实物结构及产品使用状况。(2) 了解生产车间现场加工能力，收集设备、夹具应用状况和现有刀具规格信息。(3) 了解使用定制工装及其刀具在产品加工方面应用的相关信息，工装设计与准备的过程。三、着重关注的引

5、导性问题(1) 生产加工现场具有哪些加工设备? 卧式和立式铣床与加工中心的坐标系规定有何不同? 基座及连接臂零件加工可能需要用到哪些加工设备? (2) 生产现场使用了哪些夹具? 什么样的零件加工会需要用到夹具? 使用夹具装夹零件进行加工有什么优势? (3) 零件的装夹定位和对刀有什么关系? 对刀通常是在零件上进行还是在夹具上进行? 利用夹具上的对刀辅具对刀有什么好处? (4) 偏转角度位置的加工可通过采用什么设备或工夹具来实现? 使用数控回转工作台能偏转任意指定角度么? 如果没有转台机床，一般可采取什么变通的方法? (5) 基座及连接臂零件的加工是基于单工序还是批量生产的模式? 试制加工时工艺

6、方案是如何表达批量生产意图的? (6) 目前生产车间对零件的加工都经过粗、半精、精加工几个阶段吗? 粗精加工在工艺上如何安排? 中间会涉及到哪些处理措施? (7) 生产车间常用的铣削刀具有哪些? 车间库房现有哪些专用刀具? 这些刀具各具什么功用? 因特殊部位加工需要的特殊刀具如何制备? (8) T型槽铣刀、燕尾槽刀、美制丝锥等特殊刀具的安装有何特点? 其加工工艺有何特点? (9) 基座及连接臂零件之间有何装配关系? 作为搓丝机配件其大致工作状况如何? 有何特殊性能要求? (10) 生产车间进行过哪些批量生产的业务? 批量生产的组织有何特点? 其加工工艺设计与单件生产有何区别? 四、单元学习知识

7、根底本单元之前已进行了数控车、铣学习领域课程的学习，并且已经过前一情境“基于CAM的复杂零件多面加工的刀路设计训练，具有扎实的数控车/铣加工知识和技能根底。通过之前对整个情境学习工作任务的综述，对本单元的学习有明确的目标。(一) 产品零件的结构及其特征分析1搓丝机主要工作部件及其装配关系图所示为某搓丝机构的基座与主要部件的装配关系图，其中基座与连接臂零件通过销轴装配在一起(见图2.1.2)，具有一定的装配关系要求。连接臂在一定范围内往复摆动驱动搓丝机构，摆动范围由刻线显示，配合面间呈间隙配合，由侧面螺销限位。图2.1.1 搓丝机主要部件装配关系图基座前侧为摆杆运动开设了足够的活动空间，整个基座

8、通过后侧燕尾与机架装配，润滑油脂从后侧管孔注入。作为搓丝机构的座体，要求有足够的刚性，基座和运动部件要求有足够的耐磨损性能、耐腐蚀性能，材料采用42CrMo。为保证部件运转灵活可靠，对基座及连接臂等零件的位置精度及尺寸精度提出了较高的要求。图2.1.2 基座及连接臂零件的3D模型2基座零件的结构特征分析图所示为搓丝机构的基座零件的工程图样。图2.1.3 基座零件图由基座零件图可以看出，该零件有几处孔位尺寸、配合孔尺寸的精度要求较高，它们分别是55.590.03(IT8IT9) 38.20.05(IT9IT10)，销轴孔(IT9IT10)，与连接臂间隙配合的孔(IT10)，后侧孔(IT8)。所有

9、螺纹孔均为美制螺纹，需按图纸要求选配好对应的美制丝锥。前侧为R20.7宽为26.5的让位槽需用“T型槽刀加工，因余量较大，加工具有一定难度，从前侧到后侧贯穿孔的底孔台肩较深，同样给加工增加了难度；后侧燕尾槽用燕尾槽刀加工，刻度线可采用尖刀或球刀加工。 该零件的轮廓描述清晰，尺寸标注完整。材料为42CrMo，切削加工性能稍差，需作调质处理以改善加工性能。通过上述对图纸的分析，其数控铣削中需采取以下几点工艺措施：(1) 工件上的孔、的孔需作预孔后用定制专用铰刀精铰。(2) 前侧R20.7、厚26.5的让位槽需定制“T型槽刀加工，刀具厚度即为26.5mm，考虑余量较大，应在径向分次逐步减少余量进行加

10、工。(3) 从前侧到后侧贯穿的深台肩底孔，应在上部槽形还未加工的情形下先行做出，以防止先挖槽后钻头经过空端后产生漂移。(4) 因涉及到屡次换面装夹加工，应先将的销轴孔加工到位，制作一个简单的“一面两销定位夹具作为每道工序的定位基准，假设为批量生产，必须制作专用工装，以适应快速装夹定位。针对基座零件的结构特征，除所需的各尺寸标准钻头和铣刀外，还需定制一些专用刀具。大致包括：加工孔、的专用铰刀；加工前侧R20.7、厚26.5让位槽的T形槽刀；加工底部的成型槽刀；加工后侧燕尾槽的燕尾槽刀；加工各螺孔的美制丝锥。3连接臂零件的结构特征分析图所示为连接臂零件的工程图样。图2.1.4 连接臂零件图连接壁零

11、件具有较复杂的外形轮廓和一定位置精度要求的槽、孔，除上下两面加工内容外还有侧孔及侧面槽形需要加工，零件小而不便于夹持，且有薄壁，加工有一定的难度，需要使用数控铣或加工中心进行加工。该零件批量生产时，尺寸f20.8+0.02为IT7级,需要定制铣刀进行插铣加工；f13.5为IT7IT8级，需要定制专用铰刀加工；f240.02为IT8IT9级,可用标准合金立铣刀插铣加工，其余尺寸精度相对偏低。 在形位公差方面，f240.02的孔与f9.60.05的孔有一定的同轴度要求，f13.5 的孔与底平面和f20.8+0.02的孔底平面有垂直度要求，有相互位置关系的槽孔需要一次装夹中先后加工出来。侧面螺孔为美

12、制螺纹，需预钻底孔后采用美制丝锥加工；侧面缺口槽有一定的角度方位要求，需要带数控转台的卧式数控铣床或制作专用夹具定向加工；正面宽1.27+0.1 的窄槽可在侧面加工时用三面刃锯片铣刀加工。该连接臂零件的材料为42CrMo，和基座零件一样，需作调质处理以改善加工性能。针对连接臂零件的结构特征，除所需的各尺寸标准钻头和铣刀外，还需定制一些专用刀具。大致包括：加工孔、f13.5的专用铰刀；加工1/4-28UNF螺孔的美制丝锥；加工1.27+0.1窄槽的锯片铣刀。另外，为方便周侧斜槽的加工，还需设计制作专用工艺对刀板或专用工装。(二) 工艺信息数据的收集整理零件加工工艺信息数据的收集整理可通过系列表格

13、的形式进行归纳，可分别采用如下表格。1零件工艺分析卡片参见情境一中表。2刀具需求预估单预估包括针对局部特征结构加工所需标准刀具或专用刀具、刀具规格及刀长和刃长要求、零件各工序综合加工时所需数量,是有库存标准刀具还是需定制的专用刀具等,如表所示。表2.1.1 零件综合加工的刀具需求单(三) 基座及连接臂零件总体加工的工艺草案1基座零件的总体加工工艺方案基座零件总体机械加工工艺的大致安排见表。零件为块状厚料，材料42CrMo切削加工性能稍差，锻打后需要调质处理改善材料性能，控制硬度在HB265HB285，且要求调质处理透彻，使得零件中心部位易于切削。锻成方料后，上下平面应先粗铣再用平面磨床磨削到厚

14、度尺寸。由于料厚较大，整个外形采用正反面接刀铣削既困难又不易保证外观质量，因此可考虑用线切割加工外形到位，垂直方向的燕尾槽也可一起预切出来，但为保证整个燕尾槽形的连续性要求，线切割燕尾槽局部应留单边0.2mm的余量，待以后用燕尾槽刀一次连续性走刀得到完整的燕尾槽形。基座零件铣削加工先从反面开始，将反面沉孔粗、精加工到位，且将定位基准用的两销轴孔先加工出来，待反面所有加工内容完成后即翻面以一面两销定位对正面沉孔作粗切和半精修，以减轻后续线切割加工的切削量。由于从A面到B面有一贯穿孔，根据孔形要求需从A面作深孔钻削和锪孔，由于该孔被正面沉孔槽隔断为两局部，假设先将沉孔做出后再从A面钻孔那么易产生漂

15、移，无法保证孔位和孔形尺寸，因此在工艺上安排先不加工正面的沉孔槽，待A面钻孔完成后再加工正面沉孔槽。当线切割加工已将A面割出后，即可先开始进行A面加工。2连接臂零件的总体加工工艺安排由于连接臂零件小且有薄壁，进行内外槽形加工时夹持也极不方便，可考虑多件组合加工后由线切割加工外轮廓并实现分割的工艺安排。以较大矩形尺寸备料，在废料区增添工艺销孔作为正反面加工的定位，割出外形后再单件进行侧面槽孔的加工，这样既解决了夹持问题，又降低了坯料的本钱，采用线切割别离同时也解决了薄壁加工变形的可能性。连接臂零件总体加工工艺安排见表。单元二 零件加工工艺方案设计一、单元学习任务(1) 以零件加工工艺分析卡片为根

16、底，针对本加工面加工内容进行具体的工艺规划与方案设计。(2) 收集与工艺相关的各类信息，分别对单件小批量和批量生产方式提出多种工艺方案。 (3) 分析比较各工艺方案的优劣，选择最正确方案。(4) 通过讨论交流，优化本加工面工艺方案，并相对细致地了解其他各面的加工工艺方案。(5) 填写零件加工总体工艺草案及其相关工艺规程文件。二、单元学习目标(1) 能针对零件本加工面各结构特征进行具体的加工工艺设计和总体规划。(2) 会使用机加工工艺手册，针对生产性质、零件的尺寸结构等选用刀具、设备和合理的加工路线。(3) 能合理的安排粗精加工顺序，绘制工序草图，能根据前后工序顺序考虑装夹定位方案。(4) 能较

17、好地利用图文表达工艺思路，有效进行小组团队的合作交流，并积极研讨工艺问题。(5) 会正确编制工艺规程文件(工艺总表、工艺卡片、刀具卡片等课业)。三、着重关注的引导性问题(1) 基座零件反面沉孔的粗精加工具体应采用哪些加工工步? 为什么要先加工出两组精密销孔? 该两组销孔的加工深度该如何控制? (2) 为什么要进行正面粗沉孔和正面加工分工序设计? 粗沉孔加工是基于何种考虑? 线切割加工的工时通常如何计算? (3) 基座零件正面加工需要使用哪些特殊刀具? 设计正面加工工步顺序时主要应考虑哪些问题? (4) 为使基座B面燕尾槽四周尺寸一致且无接痕，如何分配前期线切割加工的余量? (5) 连接臂零件为

18、何要采用三件组合加工的设计? 假设采用单件方式，在工艺处理上有何不同? (6) 与线切割别离的工艺相比，连接臂零件假设使用铣削方式得到其外形轮廓，会存在哪些问题? 需要作哪些工艺考虑? (7) 连接臂零件周侧斜槽加工时采用工艺对刀板有什么优势? 工艺对刀板该如何设计? 如何利用该对刀板实现周侧斜槽的加工? (8) 该试制加工用工艺对刀板不仅形状复杂且操作控制麻烦，不利于提高生产效率，假设要用于批量生产，该如何设计? (9) 基座和连接臂加工各工序分别是采用何种装夹定位方案? 假设要用于批量生产，该如何修改设计方案? (10) 中间工序的工序草图如何绘制? 其结构与尺寸该如何确定? 四、单元学习

19、知识根底本单元要求学习者熟悉基座与连接臂零件图样及其结构特征，并通过讨论初步了解基座与连接臂零件的总体工艺方案，对其中特殊结构所需的刀具及加工方法有一定的认识。(一) 基座零件加工工艺方案设计如前所述，整个基座零件加工顺序安排：反面沉孔粗、精加工正面粗沉孔加工线切割加工外形A面孔加工正面粗、精加工B面加工侧面加工后续辅助工序。1反面沉孔粗、精加工反面粗、精加工是为后续工序加工定位基准(2-孔)的，如下图是该工序尺寸示意图。图2.2.1 反面沉孔粗、精加工工序图本工序毛坯是经过前后侧铣削和上下面磨削的，可用台钳装夹固定，按点中心钻引孔扩孔锪孔粗沉孔铰孔沉孔精修的工步顺序在数控铣床或加工中心上进行

20、加工。由于零件刚性较大，后续工序中粗切产生的影响较小，所以本工序已将反面的粗、精加工全部内容都预先完成。定位基准孔由专用铰刀加工保证精度，后续工序按“基准统一的工艺原那么，全部采用一面两销的定位方式。本工序的加工工序卡片见表。2正面粗沉孔加工正面粗沉孔加工主要是为减轻后续线切割加工的切削量，降低线切割本钱的，图所示是该工序加工尺寸示意图。本工序利用一面两销定位、压板螺钉夹固，按点中心钻引孔粗沉孔沉孔半精修的工步顺序在数控铣床或加工中心上进行加工。其加工工步安排如下：(1) 用f16的定心钻点中心；(2) 用f 17的钻头钻两个引孔、钻孔深度为26.5mm；(3) 用f 38的键槽铣刀插铣加工沉

21、孔、沉孔深度为25.8mm；(4) 用f 16的合金立铣刀半精修沉孔到直径f 39.6，深度为26.2mm。图2.2.2 正面粗沉孔加工工序图3A面孔加工当外形经线切割加工完成获得A面后，即可进行A面的钻孔及刻线加工。如下图，A面仅有一穿向B面的深孔加工，可以一面两销定位、压板螺钉夹固，在卧式数控铣床上加工，其加工工步安排如下：(1) 用f16的定心钻点中心；(2) 用f6的钻头钻引孔、钻孔深度为48mm；(3) 用f8.7的锪孔钻头锪孔、锪孔深度为47.6mm；(4) 用f9.5的钻头扩钻螺纹底孔、扩孔深度为20mm40mm；(5) 用美制丝锥7/16-20TAP攻丝、攻丝深度为11.2mm

22、；(6) 用SR1的球刀刻线、刻线深度为0.2mm。图2.2.3 A面孔加工工序图本工序的加工工序卡片作为课业要求由学习者自行填写。4正面粗、精加工正面粗、精加工包括铣台阶面、钻引孔、粗、半精加工沉孔、T型凹槽、攻丝、精修沉孔及槽、槽底成型加工、刻字、刻线等很多内容，工序图如下图。图2.2.4 正面粗、精加工工序图以一面两销定位、压板螺钉夹固，在立式数控铣床上加工。正面三个螺纹孔不在同一高度层，需先将台阶面铣削后才可钻引孔、攻丝。T型凹槽处加工余量非常大，需采用专用“T型槽刀由径向分次逐步减少余量进行加工，大余量T型凹槽加工完后才可安排所有精加工。另外，沉孔槽底部还需要成型刀做成型铣削，刻线和

23、刻字均可采用SR1的球刀控制深度进行加工。本工序的加工工序卡片见表。5B面加工如下图，后侧B面加工内容主要为燕尾槽形导轨面及其该面上的三个孔的加工。侧面的燕尾槽形已由线切割进行过预加工，余量为0.2mm，由本工序进行整个燕尾槽的连续加工，以保证燕尾槽的连续一致性；三个孔的加工按照先点中心、再做底孔，然后分别攻丝和铰孔得到；由于B面在线切割加工时预留了0.2mm的余量，最后应该用面铣刀铣削整个B面，同时也可去除毛刺以保证B面光滑。图2.2.5 B面加工工序图6侧面加工如下图，左右侧面几个螺钉孔中，有两个是处在曲面部位的，不能用钻头直接引钻，需要先用刀刃过中心的铣刀以钻孔方式将沉孔加工出后才可点孔

24、、引孔后攻丝。侧面标记文字线条间距和深度均无法采用刻字方法加工，可最后安排外协激光烧刻或用专用雕铣机加工。其某一侧面加工工步安排如下：(1) 用f8的键槽铣刀加工曲面部位2- f 8.7的沉孔，沉孔深7.14mm；(2) 用f 16的定心钻点中心；(3) 用f 6.9的钻头钻4- f 6.9的螺纹底孔，孔深分别为20mm、32mm；(4) 用美制丝锥5/16-24TAP攻丝，深度分别为18mm、30mm。图2.2.6 左右侧面加工工序图该零件总体加工工艺安排见表6-10。1A面工艺销孔、沉孔加工图所示是按照三件组合排列的工序尺寸图，可利用台钳夹固方式，按点中心钻引孔钻穿丝孔粗沉孔铰孔沉孔精修刻

25、线的工步顺序在数控铣床或加工中心上进行加工，加工工序卡片见表。大批量生产时，还可以进行错位对排以节省材料。图2.2.7 三件组合加工A面2B面槽孔加工如下图是B面加工工序示意图，利用一面两销定位，压板螺钉固定，按粗沉孔铣台肩点中心钻孔铣缺口铰孔台肩面、沉孔精修缺口、环槽精修的工步顺序在数控铣床或加工中心上进行加工。加工工序卡片见表。图2.2.8 B面槽孔加工3线切割割取外形从穿丝孔开始逐件割取外形，以封闭轮廓形式切割能较好的预防开口变形问题，利于保证外形精度和薄壁的质量。4侧面槽孔加工在连接臂零件的f40.1圆周侧有一相对正侧位分别向两侧扩展5、7的斜槽，槽宽9.53，至少需要作两个角度的偏摆

26、方可加工得到；在与此正对的另一侧，有1/4-28UNF的美制螺孔需要加工，另外在零件B面还有一宽1.27、深5.2的窄槽需用锯片铣刀加工，螺孔与窄槽可在同一偏摆角度方位下加工得到。侧面槽孔加工时，需要按照零件上的孔位设计制作一面两销的专用定位工艺板，以方便定位和对刀。定位板结构及各方位加工控制关系如图和图所示，按照转位铣侧斜槽点中心钻螺纹底孔攻丝铣窄槽的工步顺序在卧式转台数控铣床或加工中心上加工。按图示工艺要求设计确定并由线切割加工出专用定位工艺板，通过一面两销使得工件在定位工艺板上具有确定的位置，各对刀面距离X1X3、Y1Y3、Z1Z3也即具有确定的尺寸值，可非常方便的控制下刀深度和横向位置

27、。图2.2.9 侧面槽孔加工(一)图2.2.10 侧面槽孔加工(二)单元三 工艺装备的定制一、单元学习任务(1) 在前一单元确立的工艺方案根底上，对基座及连接臂零件加工所涉及的非常规刀具进行加工状况分析，提出对非常规刀具结构尺寸等的定制要求。 (2) 对基座与连接臂零件各面加工的装夹定位方案进行分析解读，并提出定制建议。(3) 设计连接臂零件侧面斜槽加工用的对刀工艺板，并对其使用方法进行解释说明。(4) 通过设计案例，学习工装夹具的设计根底知识，并参照夹具部件的结构应用特点，对基座与连接臂零件批量生产时各工序的装夹定位方案进行设计修改。二、单元学习目标(1) 能正确分析零件特殊结构部位的加工要

28、求，合理定制专用刀具的结构尺寸。(2) 能正确列举并提出对基座与连接臂零件多面加工所需的标准及非标刀具清单，并制订购置方案。(3) 能正确分析解读基座与连接臂零件各面加工对装夹定位的要求，对单件小批量的立卧加工装夹定位方案进行简单设计。(4) 能细致分析连接臂零件侧面斜槽加工的工作原理，正确设计适于各偏转角度方位加工的对刀工艺板。(5) 了解批量加工用工装夹具的定制特点，能参照设计案例进行零件批量生产用装夹定位方案的初步定制。三、着重关注的引导性问题(1) 按照前一单元的工艺安排，基座零件正面粗精加工的工序中共需要使用哪些标准刀具和定制刀具? 刀具大致规格如何? (2) T型槽加工和槽底成型槽

29、刀的结构及尺寸如何确定? (3) 根据刀具手册，如何选用基座B面加工所用的燕尾槽刀的规格型号以及连接臂零件B面窄槽加工用锯片铣刀的规格型号? (4) 连接臂零件侧面螺纹孔加工需要选用什么规格型号的美制丝锥? (5) 基座零件正面粗精加工工序应该选用什么类型的数控机床进行加工? 单件加工时可以使用平口钳台实现装夹吗? 假设使用一面两销及压板螺旋夹紧方式，该工序的装夹定位应如何实施? (6) 基座及连接臂零件前后各工序间的装夹定位基准选用遵循的是什么原那么? 和零件设计图纸相比又遵循的是什么原那么? (7) 单件小批量生产时，如何设计工艺对刀板能适应连接臂零件侧面斜槽多偏转角度铣削加工的要求? (

30、8) 夹具通常需要哪些元件? 批量生产用夹具和单件小批量生产夹具有何不同? 要实现快捷高效的装夹应特别关注哪些主要元件? 如何修改目前所用一面两销及压板螺旋夹紧简单夹具的设计可提高装夹效率? (9) 如何设计装夹方案可不需要分次夹紧即能实现基座零件正面粗精加工工序各工步的加工? 四、单元学习知识根底本单元要求学习者通过前单元的学习对基座及连接臂零件的具体加工工艺有较深的理解，熟知前后工序的加工内容及其相互影响，了解特殊刀具的要求，明晰装夹定位关系并具有一定的夹具使用知识。(一) 专用刀具的定制1基座与连接臂零件加工所涉及的专用刀具从基座与连接臂零件局部结构特征加工的要求，可直观地判别选用的非常

31、规刀具如下：(1) 非标准小尺寸孔、等精加工专用铰刀；(2) 基座正面摆杆让位槽加工用T形刀、槽底成型结构加工用成型槽刀；(3) 基座B面燕尾特征加工用燕尾槽刀；(4) 连接臂B面宽1.27窄槽加工用锯片铣刀。2特殊结构刀具尺寸的定制设计对于专用铰刀、非常规尺寸的键槽铣刀等，通常采用简单的直柄或锥柄结构，只要按要求修磨切削刃部到设计尺寸即可。锯片铣刀、美制丝锥、60的燕尾槽刀等虽然不常用，但都可按标准尺寸规格定购，而T型槽刀、成型槽刀那么必须根据零件局部结构特征尺寸的要求进行设计，绘制出刀具结构图样后申请定制。1) T型槽刀的定制设计如下图，按照T型槽刀所要加工的局部结构确定槽刀的结构尺寸。图

32、2.3.1 T型槽刀的结构尺寸定制刀具切削刃部直径应不大于要切削局部的转角直径，即R20.7；而刀杆局部的半径应不大于其圆心到直边的法向距离，即r12.2；刃部高度直接按要切削的槽宽设计，即h=26.57；杆部到夹头的伸出长度应大于让位距离，即h126.5，且杆部在夹头内应有足够的装夹长度。2) 成型槽刀的定制设计如下图，在正面槽孔中，的槽底具有成型特征结构，其加工用成型槽刀定制设计时，可将20锥延伸刃磨到4.5的高度，并适当留一小台肩，将刀杆直径圆整到f8，使刀杆不至于擦到已加工的槽孔的侧壁即可。B面燕尾槽刀选用也是一样，应使刀刃高度大于要加工局部的高度。图2.3.2 成型槽刀的结构尺寸定制

33、(二) 装夹定位方案及其夹具定制1基座零件的装夹定位当精基准销轴孔加工完成后，可按如图2.3.3(a)所示制作一面两销的简单定位夹具。销孔在定位底板上具有确定的距离，X方向利用定位底板的左右对中找正、Y向以前侧面对刀找正，Z向以底板上外表对刀或装夹工件后以工件上外表对刀。考虑到后侧燕尾槽加工的让刀需要，Y向销孔至底板定位面边缘的距离应按小于45.08米设计，取4043之间的整数值。图2.3.3 基座零件一面两销定位与装夹方案夹具底板上的销孔亦采用反面销轴孔加工用定制铰刀精铰获得，然后根据销孔配制两定位销，其中一销可作成削边销结构。整个装夹定位系统是先将定位底板打表找正(长边平行于X轴)后用螺钉

34、锁紧在工作台上，对刀在定位底板上进行。插入定位销轴后以销轴对工件定位，再用压板螺钉将工件夹紧在夹具底板上。为方便装夹，定位底板上开设有多个螺钉孔。后续工序均采用此结构的一面两销定位方式，符合基准统一原那么，此一面两销定位方式与图纸设计基准重合，符合基准重合原那么。基座零件的正面粗沉孔、正面粗精加工在立式数控铣床或加工中心上进行，而A面、B面及左右侧面加工在卧式加工中心上进行。立、卧式数控铣床的零件装夹定位结构如图2.3.3(b)、(c)所示。正面粗、精加工的前期应采用图(b)的四角夹压的方案，而刻线、刻字时应该改为图(c)的三点夹压的装夹方案，以让开刻线刻字的加工区域方便走刀加工。2连接臂零件

35、的装夹定位图所示是单个连接臂零件正面加工的装夹定位方案，由于零件较小，可用平口钳加垫铁的夹压定位方式，假设用于批量生产，可在固定钳口加挡块进行左右方向的定位。图2.3.4 连接臂零件正面加工的装夹方案图所示是单个连接臂零件翻面加工时的装夹定位方案，由于正面已加工出零件上的2孔，因此翻面加工时可利用该2孔设计出一面两销的定位方案，但由于零件尺寸较小，亦可在毛坯余料的对角加工出2标准尺寸的工艺销孔用作翻面的定位，用压板螺钉在余料位置处进行夹紧固定，对刀找正可在夹具上实现。三件组合加工时，其定位装夹方案与此类似。图2.3.5 连接臂零件翻面加工时的装夹定位图所示是用于后续侧面斜槽加工的工艺对刀板，利

36、用零件中已加工的2孔和工艺板成一面两销的定位，再将工艺板和零件一起用平口钳夹紧，靠工艺板上设置的不同支承面实现不同角度方位的摆放，从而实现-7、5偏转的斜槽加工及90角度方位的螺孔、窄槽加工。图2.3.6 工艺对刀板的设计图所示为偏转-7加工斜槽的装夹放置示意，利用工艺对刀板的D1面支承，A1面用于X方向的对刀，B面用于Y方向的对刀，C1面用于Z方向的对刀。同理，A2、B、C2、D2用以实现5偏转加工斜槽的支承及对刀；A3、B、C3、D3用以实现90偏转加工螺孔与窄槽的支承及对刀。图2.3.7 周侧斜槽加工的对刀定位 单元四 刀路设计与仿真加工调试一、单元学习任务(1) 进行基座及连接臂零件各

37、工序的CAM刀路设计；(2) 实施各工序程序的自动编制与DNC的程序传送和管理；(3) 进行基座及连接臂零件多面综合加工的仿真检查；(4) 探讨加工过程中可能出现的问题并提出改进措施。二、单元学习目标(1) 能利用CAM软件合理规划设计基座及连接臂零件各工序刀路；(2) 能正确运用CAM软件的后处理获取适合加工需要的程序；(3) 会进行基于DNC网络传输的程序传送和管理；(4) 能正确进行基座及连接臂零件多面综合加工的仿真检查；(5) 能针对仿真检查及加工调试过程中出现的问题进行工艺及程序的改进。三、着重关注的引导性问题(1) 基座与连接臂零件各工步的刀路边界如何确定? 各采用何种刀路定义方法

38、? 各刀路设计参数项的设定依据是什么? (2) 是否有其他刀路方式亦能满足某结构特征的加工要求? 说明选择该刀路定义方式的理由? (3) 对定制刀具及其刀路的设定，在仿真验证中是否出现过刀具干预或过切现象? 能否判断出原因? 这对正确选用刀具有哪些帮助? (4) 本工序半成品的毛坯如何构建? 装夹位置的干预保护如何设定? 设计刀路时是否考虑过工件的装夹问题和刀刃长短的问题? (5) 关于构图面和刀具面、构图原点和程序原点对本工序零件刀路定义及程序输出的影响，你有什么新的认识? 卧铣和立铣加工的刀路定义有何不同，如何评判一个刀路的合理性? (6) 通过对实际刀路设计的自主训练及仿真加工验证，你觉

39、得原来的工艺草案哪些地方需要修订? (7) 通过展示交流，觉得自己的方案在哪些方面比别人的更有优势，哪些方面还考虑的不够周全? 是打算通过展示交流来了解本单元自己未涉及的工作内容还是准备自己也去体验一遍? (8) 对程序文档管理有什么认识? HNC、FANUC、SIEMENS系统对程序名及程序管理各有什么特点? 对主子程序又是如何管理的? (9) 对DNC的理解是什么? DNC转存传送和DNC连线加工有何不同? DNC程序传送操作的关键点是什么? 四、单元学习知识根底本单元要求学习者熟知基座及连接臂零件加工工艺，熟悉各面加工时装夹定位结构，有较熟练的钻铣加工CAM刀路设计根底，会借助仿真软件进

40、行刀路设计的检查和调整。(一) 基座与连接臂零件的刀路设计1基座零件的刀路设计1) 反面粗精加工基座零件从实心坯料开始先进行反面钻铰孔和沉孔粗精加工，反面加工的刀路设计包括：(1) f16中心钻对四孔位的点中心，钻深2mm，如图2.4.1(a)所示。(2) 后2孔位的f7钻头钻预孔，钻深50；f8.7沉孔钻，钻深25.4；f7.96的铰孔，铰深46；可先定义f7预孔钻的刀路，复制粘贴后更改刀具、钻深等参数得到另2个刀路，如图2.4.1(b)所示。(3) 前2孔的f9.3钻头钻预孔，钻深50； f 17的槽深扩钻，钻深12.9； f 38立铣刀的插钻，深度12.5； f 9.53的铰孔，铰深46

41、；此4个刀路可同样先定义一个，再复制粘贴修改后得到其他3个刀路，如图2.4.1(c)所示。(4) f 16合金铣刀对槽孔的精修加工，如图2.4.1(d)所示。图2.4.1 反面孔槽粗精加工刀路2) 正面粗沉孔加工、线切割外轮廓加工和A面孔加工 正面粗沉孔加工的刀路为先用f 17的槽深扩钻，钻深26.5；然后用f 38的立铣刀作插铣加工，深度26.2；最后还可用f16的合金铣刀作半精修到f 39.6，以便于后续线切割后可直接一次精修到位。线切割外轮廓时可利用CAXA线切割自动编程软件进行刀路设计后获得3B格式程序输出。A面加工刀路：先用f16的中心钻点中心，再复制粘贴刀路进行刀具更换及参数修改，

42、包括用f 6的钻头钻预孔，孔深48；用f 8.7的锪孔钻头锪孔、锪孔深度47.6；用f 9.5的钻头扩钻螺纹底孔，孔深度2040；用美制丝锥7/16-20TAP攻丝、攻丝深度11.2；最后可用轮廓铣削刀路定义方法，选择几条刻线，关闭刀补定义，选用SR1的球刀刻线、刻线深度0.2mm。3) 正面粗精加工线切割之后的正面粗精加工的刀路比较复杂，大致设计如下图。图2.4.2 正面粗精加工刀路设计正面加工刀路设计时，应注意如下问题： 上部后侧浅平台可绘制矩形边界后做挖槽刀路设计，制定槽外某点下刀，精修时选用刀具直径大小时应考虑侧边有效切削长度到转角的距离，以防止直边切削不完全。由于矩形转角处于废料区，

43、假设基于切削效率考虑而必须使用大直径刀具时，可延伸修整转角处边界，按“凹形重新绘制槽形边界，确保各直边的有效切削长度。 点中心、钻底孔、攻丝可在同一刀路定义的根底上复制粘贴后修改得到。 后部连通槽可采用先钻预孔、再扩孔快速去除余料，虽然各槽底部深度一致且呈贯穿状态，可一次连通加工得到，但由于连通槽在交接处开口较窄，能穿越的刀具直径较小，假设使用多槽连通加工方式，容易因刀具刚性缺乏而出现让刀现象，影响槽壁与槽底的垂直度，因此宜用分区精修各槽孔的刀路定义方式。 鸠形槽底可沿用精修筒壁的刀路，按鸠形槽切入距离设置过切余量的方法修改参数得到。 T型槽应单独绘制边界，以轮廓铣削方式分别定义刀路，其引入引

44、出设置应防止下刀和提刀时出现干预，最好不要将两槽轮廓串连选取合成一个连续的轮廓铣削刀路，以免在A面中部出现明显的接痕。 刻字刻线使用关闭刀径补偿设定的轮廓铣削刀路定义方式，可在关闭或锁定其他因素的情况下采用窗选字形及刻度线，按设计要求以SR1的球刀控制刻深0.2 mm。4) 后侧B面加工如下图为后侧B面三个小孔先一起做点中心的加工刀路，由于孔径大小和孔性质不同，中间孔需要做预钻底孔和铰孔的刀路，两侧孔需要做钻底孔和攻丝的刀路；尽管燕尾槽两侧在做外轮廓线切割加工时已经进行过预切，但为保证燕尾槽整体尺寸精度的一致性，燕尾槽线切割预切加工时应留一定的余量，在此处加工时应对整个燕尾槽周边一起做刀路设计

45、，且燕尾槽下部的夹具底板应作防干预设计；由于后侧外表在做轮廓外形线切割时亦留有余量，所以最后还应用面铣刀作外表铣削加工。图2.4.3 后侧B面加工刀路设计5) 两侧面的孔加工两侧外表各有4个螺孔需要加工，由于其中有2个孔处于斜面区域，因此，需要先采用键槽铣刀将孔口平面踩出后，再一起做点中心、钻底孔、攻丝的刀路设计。2连接臂零件的刀路设计关于连接臂零件的刀路边界构建、刀路方式选用及走刀路线设计、刀路顺序调整等，作为本单元自主训练的内容，由各组根据其所确定的单件或三件组合等工艺设计方案自行设计并整理编写刀路设计过程的说明内容。(二) 基座与连接臂零件的加工仿真验证1连接臂零件的加工仿真1) A面销

46、孔、沉孔加工如下图，先设定原始矩形毛坯尺寸大小，再选择A面加工所有刀路，进行实体加工仿真。图2.4.4 连接臂零件A面加工仿真及结果分析仿真结束后可点击测量图标，对所加工的结果实施一定特征数据的检测，例如图(b)中分别提取得到毛坯上外表某点+1和沉孔外表某点+2的坐标数据，从中可知沉孔加工深度为-8.05。将该工序加工所得结果保存为STL文件，可为后续B面加工作毛坯选用的依据。2) B面槽孔加工如下图，B面槽孔加工仿真时应先进行中间工序毛坯的设置。利用Master CAM-X版的STL转换功能，调入上道工序仿真后得到的STL文件，将构图面设为前视面，绕原点180旋转STL毛坯，使其反面朝上；然

47、后再将STL毛坯沿Y向下移一个毛坯厚度，使毛坯与B面刀路定义时的原点重合；转换完成后将毛坯备存为新的STL文件，以作为本工序仿真用毛坯。图2.4.5 B面槽孔加工的STL毛坯模型变换在前视面绕原点设置180旋转变换 旋转后再设置沿Y向下移一个毛坯厚度如下图，选择B面加工所有刀路，进行实体加工仿真。仿真结束后可点击测量图标，对所加工的结果实施一定特征数据的检测。最后，同样地将该工序加工所得结果保存为STL文件，可为后续线切割加工作毛坯使用。图2.4.6 连接臂零件B面加工仿真及结果分析3) 外轮廓线切割加工如下图，选择线切割加工刀路，进行实体加工仿真，再将该工序加工所得结果保存为STL文件，可为

48、后续侧面斜槽加工作毛坯转换的依据。图2.4.7 连接臂零件的外轮廓线切割加工4) 窄槽与侧面斜槽的角度偏转加工图所示为侧面斜槽及窄槽、孔的角度偏转加工仿真示意，需要屡次进行STL毛坯文件的旋转变换，每次切削仿真的结果都需要备存为STL毛坯文件。 图2.4.8 侧面槽孔的角度偏转加工2基座零件的加工仿真基座零件各加工工序顺序及其仿真结果如下图，其初始毛坯设置、中间工序的STL毛坯存储及几何变换、各工序仿真加工结果分析为自主训练的内容。图2.4.9 基座零件数控加工工序内容示意图(三) 程序编制及程序文件的管理1刀路的整理在所有刀路定义完成后，结合仿真加工的检查，通常均需要对刀路顺序进行整理，以利

49、于程序的优化，刀路整理归类一般按照下述原那么考虑。(1) 按粗切半精修精修残料加工的工序顺序分阶段对刀路进行整理归类；(2) 每一阶段按所用刀具规格由大到小顺序排列，同一刀具的刀路应连续排列，切削加工由上而下逐层下切，尽量使用同一把刀具加工其所有能够加工的内容后再更换小刀具加工残料局部。(3) 粗、精加工应采用不同类别的刀具。粗切时选用韧性较好的高速钢刀具或钴钢刀具，以去除余料为主；精修时选用耐磨损的硬质合金刀具，假设从粗切到精修的刀具尺寸变化较大，应考虑使用中间尺寸的刀具作半精修，半精修是以均化精修余量为主的。为节省工时而不安排半精修时，精修刀具应考虑径向分次来逐步减少余量，防止局部精修余量

50、过大而造成刀具折断。(4) 刀具选用应考虑有效刃长和实际刀具尺寸结构。粗切时，通常是分层进行，因切削量大，其层深设定一般远小于有效刃长，大多刀具都能满足刃长要求；而半精修和精修时由于余量不大，分层深度通常设定的较大，此时必须对刀具刃长提出要求或者根据现有的刀具刃长调整分层深度，以一次切深小于有效刃长进行控制检查；对f4以下的小尺寸规格的刀具，通常其工作刃长较小，且其柄部尺寸一般要比工作端尺寸大一个规格，以确保刀具的刚性，因此该类刀具通常只适宜作浅腔切削，使用这类刀具作深腔切削时必须考虑柄部可能的干预。2程序文档的管理当所有刀路设计调整完成后，可按工序安排顺序，根据所选用机床的类别，以一次装夹后

51、的刀路加工顺序自动生成加工程序。对数控铣床而言，通常以每把刀具的加工内容归整为一个程序文件或将少量刀具的程序组合为一个程序文件，人工控制换刀；而对加工中心而言，通常以多把刀具综合加工内容规整为一个程序文件，自动换刀控制。为便于管理，应明确加工刀路、机床、所用刀具序列及对应程序文档之间的关系，以表所示的形式统一管理。单元五 基于CAM刀路的工艺文件定制一、单元学习任务(1) 进行基于CAM刀路的刀具清单及工序表单的输出训练。(2) 安装Setup X+工艺报表定制的软件并分析软件构成。(3) 学习使用Setup X+实施工艺报表定制的根本方法。(4) 在刀路设计的根底上进行工艺报表定制输出的训练

52、。 二、单元学习目标(1) 了解CAM软件自开工艺报表输出的功能及其输出格式的局限性。(2) 会安装第三方开发的工艺报表定制输出软件并顺利实现软件间的对接。(3) 掌握Setup X+工艺报表定制软件的根本用法。(4) 能按常用格式要求修改定制工序卡片及刀具清单格式输出的模板。三、着重关注的引导性问题(1) MasterCAM的工件材质库、刀具库的信息如何定制? 定制这些库信息对刀路设计有什么好处? (2) MasterCAM软件能提供哪些工艺报表文件的输出? 其工序卡描述的信息与企业常用的工序卡是否一致? 能相对简单地实现常用工序卡片格式输出的定制吗? (3) MasterCAM的CHOOKS文件夹下提供一些工艺报表输出的扩展应用程序，你会用吗? 知道如何启用这些应用程序吗? (4) 你了解其他CAM软件的自开工艺报表输出吗? 你知道并用过哪些第三方开发的基于CAM刀路