反拉深模具結構設計及其數(shù)控加工畢業(yè)設計

1、成人高等學歷教育 畢業(yè)設計說明書 反拉深模具結構設計及其數(shù)控加工辦學單位：機械與汽車工程學院班 級：機械工程及自動化專業(yè)2008級專升本函授學 生： 指導教師： 副教授提交日期：2010 年 11 月 28 日 摘 要制造業(yè)是國民經(jīng)濟的命脈，機械制造業(yè)又是制造業(yè)中的支柱與核心。在現(xiàn)代社會生產(chǎn)領域中，計算機輔助設計、計算機輔助制造、計算機輔助管理以及將它們有機地集成起來的計算機集成制造(CIM)已經(jīng)成為現(xiàn)代企業(yè)科技進步和實現(xiàn)現(xiàn)代化的標志。用計算機輔助制造工程技術對我國傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)進行改造，是我國制造業(yè)走向世界、走向現(xiàn)代化的必由之路。在國際競爭日益激烈的今天，作為計算機輔助制造工程技術基礎的數(shù)控加工技

2、術在機械制造業(yè)中的地位顯得愈來愈重要。   進入20世紀90年代后，國家科委、各工業(yè)部門都十分重視先進制造技術的應用，積極鼓勵和扶持制造企業(yè)采用數(shù)控加工技術進行技術改造，提高企業(yè)工藝技術水平。經(jīng)國務院批準，自2000年9月1日起執(zhí)行的當前國家重點鼓勵發(fā)展的產(chǎn)業(yè)、產(chǎn)品和技術目錄是國家引導經(jīng)濟結構戰(zhàn)略性調(diào)整，改善投資結構以及審批投資項目的主要依據(jù)之一，其中確定CAD、CAT、CAM、CAE系統(tǒng)，高速、精密數(shù)控機床等為國家重點鼓勵發(fā)展的產(chǎn)品和技術。關鍵詞：制造業(yè) 數(shù)控加工 精密技術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目錄摘 要IAbstractII目錄III第一章 反拉深模具設計11.1 選題背

8、景及意義1 沖壓模分類1 沖壓模的設計要點和步驟2 零件沖壓工藝分析以及方案確定4 零件沖壓工藝分析4 零件毛坯形狀和尺寸的確定4 排樣圖的工藝分析4 零件排樣方案的確定4 小結41.2 凸、凹模的設計5 凸、凹模的設計原則5 沖裁間隙的選用5 沖裁凸、凹模刃口尺寸的確定5 凸模的結構設計和固定5 彎曲凸模工作部分設計5 凸模的強度驗算5 凹模的設計5 小節(jié)51.3 模具的結構件及有關裝置6 模架與導向裝置6 限位裝置6 導料裝置6 卸料裝置6 其他零部件及設計要素6 小節(jié)61.4 沖壓力的計算及壓力機的選擇7 沖壓力的計算7 沖壓壓力中心的計算7 壓力機的選用7 小節(jié)7第二章 反拉深模具的數(shù)

9、控加工工藝設計過程82.1 數(shù)控加工工藝設計過程8 數(shù)控加工工藝一般過程8 數(shù)控加工內(nèi)容的選擇8 數(shù)控加工要求分析9 選用數(shù)控機床10 數(shù)控加工方案12 加工程序編寫與校驗13 數(shù)控加工技術文件歸檔132.2 夾具的設計162.3 結束語17參考文獻18第一章 反拉深模具設計1.1 選題背景及意義畢業(yè)設計是在學院全部基礎課、專業(yè)基礎課和專業(yè)課并進行生辰實習之后的最后一個教學環(huán)節(jié)。通過畢業(yè)設計應達到如下目的：綜合運用本專業(yè)所學課程的理論和生產(chǎn)實際知識，進行模具設計工作的實際訓練，從而培養(yǎng)和提高學生獨立工作的能力。鞏固與擴充“冷沖模具設計”和“塑料模具設計”等課程所學的內(nèi)容，掌握冷沖模具和塑料模具

10、設計的方法和步驟。掌握冷沖模具和塑料模具設計的基本技能如計算、繪圖。查閱設計資料和手冊，熟悉模具標準及其他有關的標準和規(guī)范并在模具設計加以貫徹。1.1.1 沖壓模分類沖壓模具的形式很多，一般可按以下幾個主要特征分類：1、根據(jù)工藝性質(zhì)分類（1）沖裁模 沿封閉或敞開的輪廓線使材料產(chǎn)生分離的模具。如落料模、沖孔模、切斷模、切口模、切邊模、剖切模等。（2）彎曲模 使板料毛坯或其他坯料沿著直線（彎曲線）產(chǎn)生彎曲變形，從而獲得一定角度和形狀的工件的模具。（3）拉深模 是把板料毛坯制成開口空心件，或使空心件進一步改變形狀和尺寸的模具。（4）成形模 是將毛坯或半成品工件按圖凸、凹模的形狀直接復制成形，而材料本

11、身僅產(chǎn)生局部塑性變形的模具。如脹形模、縮口模、擴口模、起伏成形模、翻邊模、整形模等。2、根據(jù)工序組合程度分類（1）單工序模 在壓力機的一次行程中，只完成一道沖壓工序的模具。（2）復合模 只有一個工位，在壓力機的一次行程中，在同一工位上同時完成兩道或兩道以上沖壓工序的模具。（3）級進模（也稱連續(xù)模） 在毛坯的送進方向上，具有兩個或更多的工位，在壓力機的一次行程中，在不同的工位上逐次完成兩道或兩道以上沖壓工序的模具。1.1.2 沖壓模的設計要點和步驟1.1.3 零件沖壓工藝分析以及方案確定1.分析沖壓件的工藝性。(1)零件尺寸公差無特殊要求，按IT14級選取利用落料拉深方式可達到圖樣要求。由于該外

12、形復雜，適于落料拉深加工。材料為08鋼，b=383MPa1.1.4 零件沖壓工藝分析2.制定沖壓件工藝方案由于復合模能在一次行程內(nèi)，完成落料、拉深、反拉深等數(shù)道工序。在完成這些工序的過程中，沖件材料無需進給移動，所以能適合本設計要求。沖壓件分三道工序，落料、拉深、反拉深。1.1.5 零件毛坯形狀和尺寸的確定3確定毛坯形狀、尺寸和下料方式,進行必要的工藝計算。（1）求毛坯的直徑求形狀復的旋轉體毛坯直徑時， 毛壞直徑為：D=(4/a)0.5式中 a分解成簡單幾何體的表面積。其計算公式為：a1=d1h1a2=r1(d2+4r1)/2a4=r1(d3-4r1)/2a5=d4h2a6=r2(d5+4r2

13、)/2a7=d52/4經(jīng)算得D=100mm判斷正拉深能否一次拉成m反=d/D=55/100=0.55t/D=0.8/100=0.8%由冷沖壓模具設計指導查得拉深系數(shù)：m1=0.530.55m反=m1=0.55故可一次拉成正拉深拉深高度計算：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判斷是否采用修邊余量： h/d=31.7/55=0.58需采用修邊余量 =2mm加修邊余量后，計算毛坯直徑D加修邊余量后,h1值改變：h1=12+2=14其它值不變。則 D=（4a/）

14、0.5 =101.68102(mm)正拉深系數(shù)：m正=55/102=0.54(mm)0.53<m正<0.55仍可一次拉成。拉深高度計算：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 排樣圖的工藝分析排樣問題是指需要開料的工件在板料上的布置和開切方式。選擇合理的排樣布局方式，是提高材料利用率、降低生產(chǎn)成本和保證工件質(zhì)量的有效措施。排樣起先是指沖裁件在條料、帶料、板料上的布置方式。選擇合理的排樣方式和適當?shù)拇畋阒?，是提高材料利用率、降低?/p>

15、產(chǎn)成本和保證工件質(zhì)量及模具壽命的有效措施。根據(jù)沖裁件在板料上的布置方式，排樣形式有直排、單行排、多行排、斜排、對頭直排和對頭斜排等 多種排列方式。在沖壓零件的成本中，材料費用約占 60%以上，因此材料的經(jīng)濟利用具有非常重要的意義。沖壓件在條料或板料上的布置方法稱為排樣。不合理的排樣會浪費材料，衡量排樣經(jīng)濟性的指標是材料的利用率。 可用下式計算 ： 一個進距內(nèi)的材料利用率：A/A0×nA/h×   式中材料利用率； 工件的實際面積； A0所用材料面積，包括工件面積與廢料面積； h 送料進距 (相鄰兩個制件對應點的距離)； B條料寬度。 n-一個進距內(nèi)沖件數(shù)目。

16、60;   從上式可看出 ，若能減少廢料面積，則材料利用率高。廢料可分為工藝廢料與結構廢料兩種(圖1）。搭邊和余料屬工藝廢料，這是與排樣形式及沖壓方式有關的廢料；結構廢料由工件的形狀特點決定，一般不能改變。所以只有設計合理的排樣方案，減少工藝廢料，才能提高材料利用率。 1-結構廢料； 2-工藝廢料圖 1 廢料分類     排樣合理與否不但影響材料的經(jīng)濟利用，還影響到制件的質(zhì)量、模具的結構與壽命、制件的生產(chǎn)率和模具的成本等技術、經(jīng)濟指標。因此，排樣時應考慮如下原則： 提高材料利用率 (不影響制件使用性能前提下，還可適當改變制件形狀)。 排樣方法使

17、應操作方便，勞動強度小且安全。 模具結構簡單、壽命高。 保證制件質(zhì)量和制件對板料纖維方向的要求。1.1.7 零件排樣方案的確定(3) 排樣的設計 排樣合理與否不但影響材料的經(jīng)濟利用，還影響到制件的質(zhì)量、模具的結構與壽命、制件的生產(chǎn)率和模具的成本等技術、經(jīng)濟指標。因此，排樣時應考慮如下原則： 提高材料利用率 (不影響制件使用性能前提下，還可適當改變制件形狀)。 排樣方法使應操作方便，勞動強度小且安全。 模具結構簡單、壽命高。 保證制件質(zhì)量和制件對板料纖維方向的要求。 排樣方法     根據(jù)材料經(jīng)濟利用程度，排樣方法可分為有廢料、少廢料和無廢料排樣三種，根據(jù)制件在條料

18、上的布置形式，排樣又可分為直排、 斜排 、對排、混合排、多排等多種形式。 圖 2 排樣 有廢料排樣法：如圖 2a)所示，沿制件的全部外形輪廓沖裁，在制件之間及制件與條料側 邊之間 ，都有工藝余料 (稱搭邊)存在。因留有搭邊，所以制件質(zhì)量和模具壽命較高，但材料利用率降低。                            &#

19、160;                          少廢料排樣法：如圖 2b)所示。沿制件的部分外形輪廓切斷或沖裁，只在制件之間(或制件與條料側 邊之間 )留有搭邊，材料利用率有所提高。              

20、;無廢料排樣法：無廢料排樣法就是無工藝搭邊的排樣，制件直接由切斷條料獲得。圖 2c)是步距為兩倍制件寬度 的一模兩件 的無廢料排樣。     采用少、無廢料排樣法，材料利用率高，不但有利于一次沖程獲得多個制件，而且可以簡化模具結構、降低沖裁力但是，因條料本身的公差以及條料導向與定位所產(chǎn)生的誤差的影響，所以沖裁件的公差等級較低。同時，因模具單面受力 (單邊切斷時)，不但會加劇模具的磨損，降低模具的壽命，而且也直接影響到?jīng)_裁件的斷面質(zhì)量。為此排樣時必須統(tǒng)籌兼顧、全面考慮。表 1為排樣形式分類示例。 表 1排形式分類示例排樣方式為提高材料的利用率，采用直排的排

21、列方案，如圖2-1所示。 (2)、 步距 H=28.2+1.2=29.4(mm)條料寬度 B=28.2+1.5×2=31.2(mm)(3)沖壓件毛坯面積 A=× (28.2/2)2=624.3(mm2)(4)一個步距材料利用率： =A/BH×100%=624.3/31.2×29.4×100%=68.06% 搭邊查表2-18的搭邊a和a1的數(shù)值a=1.0，a1=1.21.1.8 小結1.2 凸、凹模的設計1.2.1 凸、凹模的設計原則沖裁過程中，凸、凹模要與沖裁零件或廢料發(fā)生摩擦，凸模輪廓越磨越小，凹模輪廓越磨越大，結果使間隙越用越大。

22、因此，確定凸、凹模刃口尺寸應區(qū)分落料和沖孔工序，并遵循如下原則：設計落料模先確定凹模刃口尺寸。以凹模為基準，間隙取在凸模上，即沖裁間隙通過減小凸模刃口尺寸來取得。設計沖孔模先確定凸模刃口尺寸。以凸模為基準，間隙取在凹模上，沖裁間隙通過增大凹模刃口尺寸來取得。根據(jù)沖模在使用過程中的磨損規(guī)律，設計落料模時，凹?；境叽鐟〗咏虻扔诠ぜ淖钚O限尺寸；設計沖孔模時，凸?；境叽鐒t取接近或等于工件孔的最大極限尺寸。這樣，凸、凹在磨損到一定程度時，仍能沖出合格的零件。 模具磨損預留量與工件制造精度有關。用x、表示，其中為工件的公差值，x為磨損系數(shù)，其值在0.之間，根據(jù)工件制造精度進行選?。汗?/p>

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不管落料還是沖孔，沖裁間隙一般選用最小合理間隙值（Zmin）。選擇模具刃口制造公差時，要考慮工件精度與模具精度的關系，即要保證工件的精度要求，又要保證有合理的間隙值。一般沖模精度較工件精度高24級。對于形狀簡單的圓形、方形刃口，其制造偏差值可按級來選??；對于形狀復雜的刃口制造偏差可按工件相應部位公差值的1/4來選??；對于刃口尺寸磨損后無變化的制造偏差值可取工件相應部位公差值的1/8并冠以（±）。工件尺寸公差與沖模刃口尺寸的制造偏差原則上都應按“入體”原則標注為單向公差，所謂“入體”原則是指標注

24、工件尺寸公差時應向材料實體方向單向標注。但對于磨損后無變化的尺寸，一般標注雙向偏差1.2.2 沖裁間隙的選用1.2.3 沖裁凸、凹模刃口尺寸的確定(2) 確定凸凹模間隙值查冷沖壓模具設計指導得Zmin=0.072,Zmax=0.104為了保證新沖模的間隙尺寸小于最大合理間隙，凸、凹模間的制造公差必須保證p+d Zmax-ZminZmax-Zmin=0.032,所以分配公差如下： p =0.012, d=0.02凸凹模刃口尺寸的確定落料查表213得=1.6工件精度為IT14。則取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 凸模的結構設計和固定凸模凸模的外形如圖所示：圖 1-3 1.2.5 彎曲凸模工作部分設計(6) 確定凹凸模的間隙，計算凹凸模工作部分的尺寸 拉深凹模與凸模的圓角半徑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 拉深模的間隙 用壓邊圈時 Z=（11.1）t=0.80.88mm拉深凸、凹模工作部分的尺寸及制造公差 當工件要求外形尺寸時，以凹模的尺寸為基準進行計算，查指導表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 當工件要求內(nèi)形尺寸時，以凸模尺寸為基準進行計算，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工件被拉深時的外形如圖：工件被反拉深時外形如圖：1.2.6 凸模的強度驗算1.2.7 凹模的設計（5）計算或估算模具各只要零件（凸模、凹模、凸模固定、墊板）的外形尺寸，以及卸料橡膠或彈簧的自由高度 凹模凹模的厚度 H=

27、Kb15mm 查指導表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圖 1-4 凹模外形如圖所示：1.2.8 小節(jié)1.3 模具的結構件及有關裝置1.3.1 模架與導向裝置2、 模架的選擇 本設計選用后側導柱模架L=200mm,b=200mm, 上模座：200*200*50下模座：200*200*60導柱 ：32*210導套 ：32*115*48模架如圖所示：1.3.2 限位裝置1.3.3 導料裝置1.3.4 卸料裝置1.3.5 其他零部件及設計要素彈簧的選擇（沖模通常用的是圓柱螺旋壓縮彈

28、簧）F頂=F卸/n=4300/8=537.5N查指導表840，選取的彈簧為： D=30,D2=26,ho=100,t=6.4,n=9.51.3.6 小節(jié)1.4 沖壓力的計算及壓力機的選擇1.4.1 沖壓力的計算（4）計算沖壓力（包括沖裁力、拉深力，推件力、壓邊力）沖裁力F沖 =Lt式中：L沖裁件的周長（mm）t材料厚度（mm）材料的抗剪強度（MPa）查冷沖壓模具設計指導表8-1 黑色金屬材料的力學性能得：的值為216304MPa，取=304MpaL=DF沖=KDt=1.3*3.14*102*0.8*304=10.126*10(N)=101(KN)選擇設備噸位時，考慮刃口磨損和材料厚度及力學性能

29、波動等因素，實際沖裁力可能增大，所以應取F=1.3 F沖=1.3*101=131.3(KN)F最大可能沖裁力卸料力F卸=K卸FK卸卸料力系數(shù)。查表2-20得，K卸=0.045。F卸=0.045*131.3=5.9(KN)頂件力F頂=K頂FK頂頂件力系數(shù)。查表2-20得，K頂=0.06F頂=0.06*131.3=7.86(KN)壓邊力判斷是否采用壓邊圈t/D=0.8/102=0.7%<1.5%m正=0.54<0.6所以應采用壓邊圈。FQ=APA壓邊面積；P單位面積上的壓邊力。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拉深件直徑,d=54.2t料厚,t=0.8b 材料強度極限, b=383MPa K 修正系數(shù)m總=d/D=55/102=0.54查冷沖模設計表6-8得m1=0.54所以，m總 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：反拉深拉深系數(shù)：m反=d4/d1=30.8/54.2=0.56所以能一次拉成計算拉深力F反=Kdtb其中：d=30.8K=1代入 F反=Kdtb得： F反=29.7 KN1.4.2 沖壓壓力中心的計算沖模對工件施加的沖壓力合力的中心稱為沖

31、壓壓力中心。沖裁模對工件施加的沖裁力合力的中心為沖裁壓力中心，拉伸模對工件施加的拉深力合力的中心成為拉深壓力中心。為了保證壓力機和模具的正常工作，應使模具的壓力中心與壓力機滑塊的中心線相重合。否則，沖壓時滑塊就會承受偏心載荷，導致滑塊導軌和模具導向部分不正常的磨損，還會使合理間隙得不到保證，從而影響制件質(zhì)量和降低模具壽命甚至損壞模具。在實際生產(chǎn)中，可能會出現(xiàn)由于沖件的形狀特殊或排樣特殊，從模具結構設計與制造考慮不宜使壓力中心與模柄中心線相重合的情況，這時應注意使壓力中心的偏離不致超出所選用壓力機允許的范圍。確定壓力中心的對象包括：簡單幾何圖形、多凸模模具和復雜形狀零件模具。本次設計加工的工件屬

32、于簡單幾何圖形，如圖4.4所示：幾何中心為：其壓力中心坐標為（7.95，0）。1.4.3 壓力機的選用 4 選擇壓力機 拉深時，壓邊力與拉深力同時產(chǎn)生，所以計算總拉深力時應該包括壓邊力在內(nèi)，即：F總=F正+F反+FQ+F卸 =52.15+29.7+14.6+3.04 =99.499KN 本設計為深拉深，因此F總 （0.50.6）F壓 即，F(xiàn)壓 F總/（0.50.6） =173.8208.6KN 考慮到模架的開模行程，所以選擇的壓力為：JC23-35 公稱壓力/KN：350 滑塊行程/mm：80 最大封閉高度/ mm：280 封閉高度調(diào)節(jié)/ mm：60 前后：200 工作孔尺寸/ mm 左右：2

33、90 直徑：2601.4.4 小節(jié)第二章 反拉深模具的數(shù)控加工工藝設計過程圖 2-1 圖2-2-1 數(shù)控加工工藝過程示意圖2.2 數(shù)控加工工藝設計過程2.2.1 數(shù)控加工工藝一般過程用數(shù)控機床上加工工件時，首先應先根據(jù)工件圖樣，分析工件的結構形狀、尺寸和技術要求，以此作為制定工件數(shù)控加工工藝的依據(jù)。制訂數(shù)控加工工藝過程，首先，要確定工件數(shù)控加工的內(nèi)容、要求；然后，設計加工過程，選擇機床和刀具，確定工件定位裝夾，確定數(shù)控工序中工步和次序，確定每個工步的刀具路線、切削參數(shù)；最后，填寫工藝文件和加工程序及程序校驗等。數(shù)控加工工藝過程如圖2-2-1所示。2.2.2 數(shù)控加工內(nèi)容的選擇當選擇并決定對某個

34、零件進行數(shù)控加工后，并非其全部加工內(nèi)容都采用數(shù)控加工，宜選擇那些適合、需要的內(nèi)容和工序進行數(shù)控加工，注意充分發(fā)揮數(shù)控的優(yōu)勢。1.選擇數(shù)控加工內(nèi)容： (1)選擇普通機床無法加工的復雜異形零件結構作為數(shù)控加工內(nèi)容。如，數(shù)控機床依靠數(shù)控系統(tǒng)實現(xiàn)多坐標控制和多坐標聯(lián)動，形成復合運動，可以進行復雜型面的加工.。(2) 選擇普通機床加工質(zhì)量難以保證的內(nèi)容作為數(shù)控加工內(nèi)容。如，尺寸精度、形位精度和表面粗糙度等要求高的零件(3) 選擇普通機床加工效率低、工人手工操作勞動強度大的內(nèi)容作為數(shù)控加工內(nèi)容。如，形狀復雜，尺寸繁多，劃線與檢測困難，普通機床上加工難以觀察和控制的零件。(4) 選擇一致性要求好的零件作為數(shù)

35、控加工內(nèi)容。在批量生產(chǎn)中，由于數(shù)控機床本身的定位精度和重復定位精度都較高，能夠避免在普通機床加工時人為因素造成的多種誤差，數(shù)控機床容易保證成批零件的一致性，使其加工精度得到提高，質(zhì)量更加穩(wěn)定。2.不宜選擇數(shù)控加工內(nèi)容：(1) 需要用較長時間占機調(diào)整的加工內(nèi)容。(2) 加工余量極不穩(wěn)定，且數(shù)控機床上又無法自動調(diào)整零件坐標位置的加工內(nèi)容。(3) 不能在一次安裝中加工完成的零星分散部位，采用數(shù)控加工很不方便，效果不明顯，可以安排普通機床補充加工。 此外，在選擇數(shù)控加工內(nèi)容時，還要考慮生產(chǎn)批量、生產(chǎn)周期、工序間周轉情況等因素，合理使用數(shù)控機床.2.2.3 數(shù)控加工要求分析對適合數(shù)控加工的工件圖樣進行分

36、析，以明確數(shù)控機床加工內(nèi)容的加工要求。分析工件圖是其加工工藝的開始，工件圖提出的要求又是加工工藝的結果和目標。(1) 對尺寸標注的分析 工件圖樣用尺寸標注確定零件形狀、結構大小和位置要求，是正確理解零件加工要求的主要的依據(jù)。數(shù)控加工工藝人員對零件尺寸標注的分析應注意以下幾點：分析圖樣尺寸標注方法是否適應數(shù)控加工的特點。對數(shù)控加工來說，尺寸從同一基準標注，便于工藝編程時保持設計、工藝、檢測基準與編程原點設置的一致。而采取不同基準的局部分散尺寸標注，常常給加工工藝設計帶來諸多不便。分析圖樣中加工輪廓的幾何元素是否充分。由于零件設計人員在設計過程中考慮不周或被疏忽，常常出現(xiàn)構成零件輪廓的幾何元素條件

37、不充分，有錯、漏、矛盾、模糊不清的情況。當發(fā)生以上各項缺陷時，應向圖樣的設計人員或技術管理人員及時反映，解決后方可進行程序編制工作。分析設計基準與工藝定位基準的統(tǒng)一問題，分析定位基準面的可靠性，以便設計裝夾方案時，采取措施減少定位誤差。(2) 公差要求分析分析零件圖樣上的公差要求，以確定控制其尺寸精度的加工工藝。影響到尺寸加工精度的工藝因素有機床的選擇、刀具對刀方案、工件裝夾定位選擇及確定切削用量等因素。尺寸公差，從零件的設計角度看，是表示工件尺寸所允許的誤差的范圍，它的大小影響零件的使用性能；從工件加工工藝的角度來解讀公差，它首先是生產(chǎn)的命令之一，它規(guī)定加工中所有加工因素引起加工因素誤差大小

38、的總和必須在該公差范圍內(nèi)，或者說所有的加工因素分享了這個公差，公差是所有加工因素公共的允許誤差。對數(shù)控加工而言，由機床、夾具、刀具和工件所組成的統(tǒng)一體稱為“工藝系統(tǒng)”。工藝系統(tǒng)的種種誤差，是零件產(chǎn)生加工尺寸誤差的根源。工藝系統(tǒng)誤差有控制系統(tǒng)的誤差，機床伺服系統(tǒng)的誤差，零件定位誤差，對刀誤差以及機床、工件、刀具的剛性等引起的其他誤差等。除工藝系統(tǒng)誤差外，還包括程序編制的坐標數(shù)據(jù)值、刀具補償值、刀具磨損補償值的誤差等。對于數(shù)控切削加工，零件的形狀和位置誤差主要受機床主運動和進給運動機械運動副幾何精度的影響。如沿X坐標軸運動的方向線與其主軸軸線不垂直時，則無法保證垂直度這一位置公差要求。(3) 表面

39、粗糙度要求表面粗糙度是保證零件表面微觀精度的重要要求，也是合理選擇機床、刀具及確定切削用量的重要依據(jù)。機械加工時，表面粗糙度形成的原因，主要有兩方面，一是幾何因素，二是物理因素。影響表面粗糙度的幾何因素，主要是刀具相對工件作進給運動時，在加工表面留下的切削層殘留面積。殘留面積越大，表面越粗糙。殘留面積的大小與進給量、刀尖圓弧半徑及刀具的主副偏角有關。物理因素是與被加工材料性質(zhì)和與切削機理相關的因素。如：當?shù)毒咧兴偾邢魉苄圆牧蠒r產(chǎn)生積屑瘤與鱗刺，使加工表面的粗糙程度高；工藝系統(tǒng)中的高頻振動，使刀刃在加工表面留下振紋，增大了表面粗糙度值(4) 其它要求分析圖樣上給出的零件材料要求，是選擇刀具(材料

40、、幾何參數(shù)及使用壽命)和選擇機床型號及確定有關切削用量等的重要依據(jù)。 零件的加工件數(shù)，對裝夾與定位、刀具選擇、工序安排及走刀路線的確定等都是不可忽視的因素。2.2.4 選用數(shù)控機床合理選用機床，才能以合理的投入，獲得最佳生產(chǎn)效果?？紤]零件特點和加工要求，全面衡量數(shù)控機床特征，是選用合適的數(shù)控機床的關鍵。數(shù)控設備的選用應從以下幾個方面考慮。(1) 考慮機床的加工目標選用數(shù)控機床時總是有一定的出發(fā)點，目的是解決生產(chǎn)中的某一個或幾個問題，選是為了用，選中的數(shù)控機床應能較好地實現(xiàn)預定的目標。例如考慮數(shù)控機床的加工目標是為了加工復雜的零件？還是為了提高加工效率？是為了提高精度？還是為了集中工序，縮短周期

41、？或是實現(xiàn)柔性加工要求？有了明確的目標，有針對性地選用機床，才能以合理的投入，獲得最佳效果。(2) 考慮機床工藝范圍、類型不同工藝類型的數(shù)控機床或加工中心，其使用范圍也有一定的局限性，只有加工在其工藝范圍內(nèi)的工件，才能達到良好的效果。各種加工機床都有其最佳加工的典型零件。如，立式數(shù)控銑床及鏜銑加工中心適用于加工平面凸輪、樣板、箱蓋、殼體等形狀復雜單面加工零件，以及模具的內(nèi)、外型腔等；臥式銑床和加工中心配合回轉工作臺適用于加工箱體、泵體、殼體有多面加工任務的零件，如果對箱體的側面與頂面要求在一次裝夾中加工，可選用五面體加工中心。大多數(shù)工件可以用二軸半聯(lián)動的機床來加工，有些工件需要用三軸、四軸甚至

42、五軸聯(lián)動加工。機床聯(lián)動功能的冗余是也是一種浪費，而且給使用、維護、修理帶來不必要的麻煩。例如：當工件只要鉆削或銑削加工時，就不要選用加工中心；能用數(shù)控車床完成的工件，就不必選用數(shù)控車削中心。對機床工藝范圍和類型的選擇，應以夠用為度，不宜盲目地追求“先進性”。(3)考慮機床規(guī)格主要是指機床的工作臺尺寸以及運動范圍等。工件在工作臺上安裝時要留有適當?shù)男Ｕ?、夾緊的位置；各坐標的行程要滿足加工時刀具的進、退刀要求；工件較重時，要考慮工作臺的額定荷重；尺寸較大的工件，要考慮加工中不要碰到防護罩，也不能妨礙換刀動作；對數(shù)控車床主要考慮卡盤直徑、頂尖間距、主軸孔尺寸、最大車削直徑及加工長度等。(4) 考慮主

43、電機功率及進給驅動力等使用數(shù)控機床加工時，常常是粗、精加工在一次裝夾下完成。因此，選用時要考慮主電動機功率是否能滿足粗加工要求，轉速范圍是否合適；鉸孔和攻螺紋時要求低速大扭矩；鉆孔時，尤其鉆直徑較大的孔，要驗算進刀力是否足夠。對有恒切削速度控制的機床，其主電機功率要相當大，才能實現(xiàn)實時速度跟隨，例如f360mm的數(shù)控機床，主電動機功率達27kW。(5)考慮加工精度及精度保持性影響數(shù)控機床加工精度的因素很多，如編程精度、插補精度、伺服系統(tǒng)跟隨精度、機械精度等，在機床使用過程中還會有很多影響加工精度的因素發(fā)生，如溫度的影響、力、振動、磨損的影響等等。對用戶選用機床而言，主要考慮的是綜合加工精度，即

44、加工一批零件，然后進行測量，統(tǒng)計、分析誤差分布情況。選擇機床的精度等級應根據(jù)被加工工件關鍵部位的加工精度要求來確定，一般來說，批量生產(chǎn)零件時，實際加工出的精度公差數(shù)值為機床定位精度公差數(shù)值的1.52倍。(5) 考慮設備運行的可靠性設備故障是最令人頭痛的問題，特別是同類設備臺數(shù)少時，設備故障將直接影響生產(chǎn)。機床穩(wěn)定可靠性高，既有數(shù)控系統(tǒng)的問題，也有機械部分的問題，尤其是數(shù)控系統(tǒng)部分。選擇的設備一個是要少出故障，同時還要考慮排除故障要及時。衡量設備可靠性的兩個指標。平均無故障時間（MTBF），其值可表示成：MTBF=總工作時間/總故障次數(shù)（小時）。平均排除故障時間（MTTR），即從出現(xiàn)故障直到故障

45、排除恢復正常為止的平均時間。(6) 考慮機床配置機床配置主要包括換刀裝置、冷卻裝置、排屑裝置等。數(shù)控機床的轉塔刀架有412把刀，大型機床還多些，有的機床具有雙刀架或三刀架。按加工零件的復雜程度，一般選取812把刀已足夠（其中包括備用刀）。加工中心的刀庫容量有1040把、60把、80把、120把等配置。選用時以夠用為原則，同時考慮換刀時間、相配的刀具系統(tǒng)?，F(xiàn)代數(shù)控機床都使用大流量的冷卻液，不僅可以降低切削區(qū)的溫度，保證高效率地切削，而且可以起著沖屑的作用。配有排屑裝置時，可以保證加工自動連續(xù)地進行。數(shù)控加工方案數(shù)控機床的加工方案的內(nèi)容包括：對選用的數(shù)控機床進行調(diào)整，以滿足加工的精度要求；對數(shù)控加

46、工工序內(nèi)容進行合理劃分，確定安裝次數(shù)和工步數(shù)目，確定加工的先后順序；確定裝夾方案、定位基準、工件坐標系；確定工步，包括工步的刀具的選用、刀具的路線、刀具的切削用量等內(nèi)容；確定對刀方案和刀具的補償方案并對刀具預調(diào)。(1)裝夾方案：選用合適夾具，保證定位和夾緊要求，做到工件裝夾快速有效。(2)選擇合適的刀具 根據(jù)工件加工要求、材料性能、切削用量、機床特性等因素，正確選擇刀具的刀具類型、刀具材料、刀具幾何參數(shù)，并使刀具安裝調(diào)整方便等。(3)工步劃分和加工余量的選擇數(shù)控機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總和，加工同一表面的各工步或工序間的加工余量的選擇可根據(jù)下列方法進行：盡量

47、采用最小的加工余量總和，以便縮短加工時間，降低零件加工費用。加工余量又要足夠，保證加工同一表面的各工步或工序的最終的加工能得到圖紙上所規(guī)定的精度和表面粗糙度要求；加工余量要與加工零件的尺寸大小相適應，一般來說零件越大，由于切削力、內(nèi)應力所引起的變形也越大，故加工余量也相應大些；決定加工余量時應考慮到零件熱處理引起的變化，以免產(chǎn)生廢品；決定加工余量時應考慮加工方法和加工設備的剛性，以免零件發(fā)生變形。(4)選擇合理的刀具路線刀具路線是加工過程中，刀具點相對工件進給運動軌跡和方向。合理地選擇刀具路線要兼顧到刀具進給運動的安全性、加工質(zhì)量、加工效益。(5)確定合理的切削用量 合理確定刀具切削運動過程中

48、主運動、進給運動的大小，即合理選用切削速度、背吃刀量及進給量，以滿足加工質(zhì)量要求，充分發(fā)揮加工潛能，力求降低加工成本。(6)數(shù)控機床加工方案合理制定和方案優(yōu)化： 在數(shù)控機床加工過程中，加工對象復雜多樣，由于工件結構形狀大小、技術要求的不同、毛坯的不同、材料不同、批量不同等因素的變化，具體零件在制定加工方案時，除參考典型工件的數(shù)控加工方案，還應針對具體加工內(nèi)容、要求具體分析，靈活處理或特別對待，只使所制定的加工方案更為合理。確定加工方案時，對于同一工件的加工方案可以有很多個，應選擇最經(jīng)濟、最合理、最完善的加工工藝方案，從而達到質(zhì)量優(yōu)、效率高和成本低的目的，即對加工方案存在優(yōu)化的要求。 加工程序編

49、寫與校驗1.數(shù)學處理為了向機床計算機描述刀具路線（刀具路線數(shù)據(jù)化），有必要設定適當?shù)墓ぜ鴺讼?，計算組成刀具運動軌跡各個線段的起點和終點坐標數(shù)據(jù)。對于由直線和圓弧組成的比較簡單的零件加工，要計算出零件輪廓相鄰幾何元素的切點或交點(統(tǒng)稱為基點)的坐標值，獲得各幾何元素的起點、終點、圓弧的圓心坐標，作為進給運動軌跡描述的依據(jù)。對于形狀復雜的零件(如特殊曲線、曲面組成的零件)的加工，如果數(shù)控系統(tǒng)本身沒有此類曲線的插補功能時，需采用小直線段或圓弧段擬合逼近法，根據(jù)加工精度的要求計算出各節(jié)點(逼近線段的交點或切點稱為節(jié)點)坐標值，這往往需要借助于計算機輔助完成。2填寫加工程序刀具路線、工藝參數(shù)(如切削用

50、量等)以及刀位數(shù)據(jù)確定后，按數(shù)控系統(tǒng)規(guī)定的功能指令代碼和程序段格式，編寫零件加工程序單，并把加工程序輸入到CNC。3加工程序校驗與調(diào)整編制好的程序必須經(jīng)過校驗和試切才能用于正式加工?？稍趲в械毒哕壽E動態(tài)模擬顯示功能的數(shù)控系統(tǒng)上，切換到CRT圖形顯示狀態(tài)下模擬運行所編程序，據(jù)自動報警內(nèi)容及所顯示的刀具軌跡或零件圖形是否正確來調(diào)試、修改。還可采用不裝刀具、工件，開車空運行來檢查、判斷程序執(zhí)行中機床運動是否符合要求。以上方法只能檢驗機床運動是否正確，而不能檢驗被加工零件的實際加工質(zhì)量，因此需要進行零件的首件試切。對于較復雜的零件，可先采用塑料或鋁等易切削材料進行首件試切。當首件試切有誤差時，應分析產(chǎn)生原因并加以修改。零件程序通過校驗和首件試切合格后，可進行正式批量加工生產(chǎn)。生產(chǎn)過程中，由于刀具磨損等原因，要適時檢測所加工零件尺寸，進行刀具補償。操作者還要注意觀察運行情況，以免發(fā)生意外。對經(jīng)過實踐檢驗的加工工藝進行整理修改并定稿存檔。 數(shù)控加工技術文件歸檔編寫數(shù)控加工專用技術文件是數(shù)控加工工藝設計的內(nèi)容之一。這些專用技術文件既是數(shù)控加工及產(chǎn)品驗收的依據(jù)，也是需要操作者遵守、執(zhí)行的規(guī)程，有的則是加工程序的具體說明或附加說明，目的是讓操作者更加明確程序的內(nèi)容、裝夾方式、各個加工部位所選用的刀具及其他問題。下面介紹幾種數(shù)