1、 项目项目2：脚踏板注塑模型腔件工艺、：脚踏板注塑模型腔件工艺、程序编制及数控铣加工程序编制及数控铣加工该零件由校企合作企业提供该零件由校企合作企业提供相关技术资料由企业提供相关技术资料由企业提供 2-1项目导入项目导入 项目来源：该零件图纸、技术要求等资料由校企合作项目来源：该零件图纸、技术要求等资料由校企合作企业提供，是来自企业的真实产品。企业真实产品使用企业提供，是来自企业的真实产品。企业真实产品使用的材料的材料为注塑模具用为注塑模具用合金钢，合金钢，HRC3240，毛坯为型材。毛坯为型材。用户用户要求：该脚踏板注塑要求：该脚踏板注塑件头部件头部、中部为砂纹表面，尾、中部为砂纹表面，尾部
2、为光滑表面，相关部位需电极加工和抛光处理部为光滑表面，相关部位需电极加工和抛光处理。本本项目在教学中为提高教学效率、减少刀具消耗等，项目在教学中为提高教学效率、减少刀具消耗等，实训的毛坯采用铝件。实训的毛坯采用铝件。图图2-2-1 2-2-1 脚踏板注塑模型腔件三维设计图脚踏板注塑模型腔件三维设计图图图2-2-1 2-2-1 脚踏板注塑模型腔件实物零件图片脚踏板注塑模型腔件实物零件图片图图2-2-2 2-2-2 脚踏板注塑件实物图脚踏板注塑件实物图图图2-2-2 2-2-2 脚踏板注塑件实物图脚踏板注塑件实物图图图2-2-3 2-2-3 脚踏板注塑件三维设计图脚踏板注塑件三维设计图图图2-2-
3、3 2-2-3 脚踏板注塑件三维设计图脚踏板注塑件三维设计图图图2-2-4 2-2-4 脚踏板注塑模模具实物图片脚踏板注塑模模具实物图片图图2-2-4 2-2-4 脚踏板注塑模模具实物图片脚踏板注塑模模具实物图片2-2 项目教学目标项目教学目标【能力目标能力目标】通过完成脚踏板注塑模型腔件通过完成脚踏板注塑模型腔件工艺、程序编制及数控铣加工，学生能运用工艺、程序编制及数控铣加工，学生能运用数控铣削加工工艺、编程和数控铣床操作知数控铣削加工工艺、编程和数控铣床操作知识，根据数控加工工艺规范、数控程序编程识，根据数控加工工艺规范、数控程序编程规则和数控机床操作守则，规则和数控机床操作守则，能够能够
4、制订数控铣制订数控铣削加工工艺、编制三轴铣削加工程序、操作削加工工艺、编制三轴铣削加工程序、操作使用数控铣床使用数控铣床等设备并能在工作中与人进行等设备并能在工作中与人进行良好的沟通、合作。良好的沟通、合作。【知识目标知识目标】知道知道数控铣削加工工艺制订规数控铣削加工工艺制订规范、三轴数控铣削加工程序编程规则和数控铣范、三轴数控铣削加工程序编程规则和数控铣床操作守则；床操作守则；掌握掌握数控铣削加工工艺制订方法数控铣削加工工艺制订方法、步骤、原则；、步骤、原则；掌握掌握数控铣床操作、使用、维数控铣床操作、使用、维护、保养等相关知识；护、保养等相关知识；掌握掌握数控铣削加工典型数控铣削加工典型
5、零件数控刀具的选用和切削参数选用等知识；零件数控刀具的选用和切削参数选用等知识；掌握掌握典型数控铣削零件的工艺制订、程序编制典型数控铣削零件的工艺制订、程序编制和加工的知识。和加工的知识。【素质目标素质目标】培养学生具有良好培养学生具有良好爱岗敬爱岗敬业、认真负责业、认真负责的职业道德，与人团结的职业道德，与人团结合合作作、胜任工作的职业素质，时刻、胜任工作的职业素质，时刻遵守遵守安安全全制度制度、工艺规程的职业行为规范。、工艺规程的职业行为规范。2-3项目教学内容及学生任务：脚踏板注塑模项目教学内容及学生任务：脚踏板注塑模型腔件数控铣削加工工艺型腔件数控铣削加工工艺方案制订及程序生成方案制订
6、及程序生成 2-3-1 2-3-1确定脚踏板注塑模型腔件需加确定脚踏板注塑模型腔件需加工表面并进行工艺性工表面并进行工艺性分析分析表表2-2-1 脚踏板注塑模型腔件需加工表面脚踏板注塑模型腔件需加工表面【知识链接】【知识链接】制订数控制订数控铣削加工工艺要解决的主要问题一：数控铣削加工工艺要解决的主要问题一：数控铣削加工内容选择及工艺性铣削加工内容选择及工艺性分析分析一、选择并确定进行数控铣削加工的一、选择并确定进行数控铣削加工的内容内容（1）工件上的曲线轮廓表面，特别是由数学表达式给出的非圆）工件上的曲线轮廓表面，特别是由数学表达式给出的非圆曲线和列表曲线等曲线轮廓。曲线和列表曲线等曲线轮廓
7、。（2）给出）给出数学模型空间数学模型空间曲面或通过测量数据曲面或通过测量数据建立空间建立空间曲面。曲面。（3）形状复杂，尺寸繁多，划线与检测困难的部位。）形状复杂，尺寸繁多，划线与检测困难的部位。（4）能在一次安装中顺带铣出来的简单表面或形状。）能在一次安装中顺带铣出来的简单表面或形状。（5）通用）通用铣床铣床加工难以加工难以观察、测量和控制进给的内、外凹槽。观察、测量和控制进给的内、外凹槽。（6）采用数控铣削能成倍提高生产率，大大减轻体力劳动的一）采用数控铣削能成倍提高生产率，大大减轻体力劳动的一般加工内容。般加工内容。下列加工内容一般不采用数控铣削加工：下列加工内容一般不采用数控铣削加工
8、：（1）需要进行长时间占机人工调整的粗加）需要进行长时间占机人工调整的粗加工内容。工内容。（2）毛坯上的加工余量不太充分或不太稳）毛坯上的加工余量不太充分或不太稳定的部位。定的部位。（3）简单的粗加工面。）简单的粗加工面。（4）必须用细长铣刀加工的部位，一般指）必须用细长铣刀加工的部位，一般指狭长深槽或高筋板小转接圆弧部位。狭长深槽或高筋板小转接圆弧部位。二、数控铣削加工工艺性二、数控铣削加工工艺性分析分析（一）零件图形分析（一）零件图形分析 1检查零件图的完整性和正确性检查零件图的完整性和正确性 各各图形几何要素间的相互关系（如相切、图形几何要素间的相互关系（如相切、相交、垂直、平行和同心等
9、）应明确；各种相交、垂直、平行和同心等）应明确；各种几何要素的条件要充分，应无引起矛盾的多几何要素的条件要充分，应无引起矛盾的多余尺寸或影响工序安排的封闭尺寸余尺寸或影响工序安排的封闭尺寸等。等。2检查自动编程时的零件检查自动编程时的零件数学模型数学模型 数学模型数学模型的完整性是指数学模型是否全面表达了的完整性是指数学模型是否全面表达了设计者的全部设计意图设计者的全部设计意图；合理性合理性是指生成的数学模型中的曲面是否满足曲是指生成的数学模型中的曲面是否满足曲面造型的要求，主要包括曲面参数对应性、曲面的面造型的要求，主要包括曲面参数对应性、曲面的光顺性等光顺性等；几何几何拓扑关系的逻辑性是指
10、曲面与曲面之间的相拓扑关系的逻辑性是指曲面与曲面之间的相互关系，主要包括曲面与曲面之间的连接是否满足互关系，主要包括曲面与曲面之间的连接是否满足指定的要求，如位置连续性、切矢连续性、曲率连指定的要求，如位置连续性、切矢连续性、曲率连续性等，曲面的修剪是否干净、彻底等。续性等，曲面的修剪是否干净、彻底等。数控编程所需的数学模型必须满足如下要求：数控编程所需的数学模型必须满足如下要求：（1）数学模型必须是完整几何模型，不能有多余或遗漏曲面。）数学模型必须是完整几何模型，不能有多余或遗漏曲面。（2）数学模型不能有多义性，不允许有曲面重叠现象存在；曲）数学模型不能有多义性，不允许有曲面重叠现象存在；曲
11、面修剪应彻底、干净，无曲面拓补、结构错误。面修剪应彻底、干净，无曲面拓补、结构错误。（3）数学模型应是光滑的几何模型。在曲面的相交处，应按技）数学模型应是光滑的几何模型。在曲面的相交处，应按技术要求进行倒圆处理，并对曲面的多余部分进行修剪处理，以满术要求进行倒圆处理，并对曲面的多余部分进行修剪处理，以满足曲面光滑处理的要求。足曲面光滑处理的要求。（4）对外表面的数学模型，必须进行光顺处理，以消除曲面内）对外表面的数学模型，必须进行光顺处理，以消除曲面内部的微观缺陷，从而满足零件的光顺要求。部的微观缺陷，从而满足零件的光顺要求。（5）数学模型中的曲面参数曲线分布合理、均匀，曲面不能有）数学模型中
12、的曲面参数曲线分布合理、均匀，曲面不能有异常的凸起和凹坑。异常的凸起和凹坑。（二）零件结构工艺性分析及处理（二）零件结构工艺性分析及处理1.零件图纸上的尺寸标注应使编程方便零件图纸上的尺寸标注应使编程方便凡经数控加工的零件，图纸上尺寸数据的给出要符合编程方凡经数控加工的零件，图纸上尺寸数据的给出要符合编程方便的原则。便的原则。2分析零件的变形情况，保证获得要求的加工精度分析零件的变形情况，保证获得要求的加工精度对于面积较大的薄板，当其厚度小于对于面积较大的薄板，当其厚度小于3mm时，就应在工艺时，就应在工艺上充分重视这一问题。如对于大面积薄壁板零件，应改进装夹上充分重视这一问题。如对于大面积薄
13、壁板零件，应改进装夹方式，采用合适的加工顺序和刀具。还可采取其它措施，如对方式，采用合适的加工顺序和刀具。还可采取其它措施，如对钢件进行调质处理，对铸铝件进行退火处理，对不能用热处理钢件进行调质处理，对铸铝件进行退火处理，对不能用热处理方法解决的，可考虑采用粗、精加工分开及对称去余量等措施方法解决的，可考虑采用粗、精加工分开及对称去余量等措施来减小或消除变形的影响。来减小或消除变形的影响。3尽量统一零件轮廓内圆弧的有关尺寸尽量统一零件轮廓内圆弧的有关尺寸（1）轮廓内圆弧半径）轮廓内圆弧半径 常常限制刀具的直径常常限制刀具的直径如图如图2-2-5所示，若工件的被加工轮廓高度低，转所示，若工件的被
14、加工轮廓高度低，转接圆弧半径大，可以采用较大直径的铣刀来加工，接圆弧半径大，可以采用较大直径的铣刀来加工，且加工其底板面时，进给次数也相应减少，表面加且加工其底板面时，进给次数也相应减少，表面加工质量也会好一些，因此工艺性较好；反之，数控工质量也会好一些，因此工艺性较好；反之，数控铣削工艺性较差。铣削工艺性较差。一般来说，当一般来说，当 0.2（为被加工轮廓面的最大高为被加工轮廓面的最大高度）时，可以判定零件上该部位的工艺性不好。度）时，可以判定零件上该部位的工艺性不好。图图2-2-5 肋板的高度与内转接圆弧对零件铣削工艺性的影响肋板的高度与内转接圆弧对零件铣削工艺性的影响（2）铣削面的槽底面
15、圆角或底板与肋板相交处的）铣削面的槽底面圆角或底板与肋板相交处的圆角半径圆角半径铣削面的槽底面圆角或底板与肋板相交处的圆角铣削面的槽底面圆角或底板与肋板相交处的圆角半径半径（如图（如图2-2-6所示）越大，铣刀端刃铣削平面的所示）越大，铣刀端刃铣削平面的能力越差，效率也较低。因为铣刀与铣削平面接触能力越差，效率也较低。因为铣刀与铣削平面接触的最大直径的最大直径d=D-2r（D为铣刀直径），当为铣刀直径），当D越大而越大而r越小时，铣刀端刃铣削平面的面积越大，加工平面越小时，铣刀端刃铣削平面的面积越大，加工平面的能力越强，铣削工艺性当然也越好。的能力越强，铣削工艺性当然也越好。图图2-2-6 底
16、板与肋板的转接圆弧对零件铣削工艺性的影响底板与肋板的转接圆弧对零件铣削工艺性的影响零件的数控铣削加工工艺性实例零件的数控铣削加工工艺性实例零件的数控铣削加工工艺性实例零件的数控铣削加工工艺性实例零件的数控铣削加工工艺性实例零件的数控铣削加工工艺性实例4保证基准统一原则保证基准统一原则有些零件需要在铣完一面后再重新安装铣削另一有些零件需要在铣完一面后再重新安装铣削另一面，由于数控铣削时不能使用通用铣床加工时常用面，由于数控铣削时不能使用通用铣床加工时常用的试切方法来接刀，往往会因为零件的重新安装而的试切方法来接刀，往往会因为零件的重新安装而接不好刀。这时，最好采用统一基准定位，因此零接不好刀。这
17、时，最好采用统一基准定位，因此零件上应有合适的孔作为定位基准孔。如果零件上没件上应有合适的孔作为定位基准孔。如果零件上没有基准孔，也可以专门设置工艺孔作为定位基准（有基准孔，也可以专门设置工艺孔作为定位基准（如在毛坯上增加工艺凸台或在后继工序要铣去的余如在毛坯上增加工艺凸台或在后继工序要铣去的余量上设基准孔）。量上设基准孔）。【知识链接知识链接】一、学生完成任务参考答案及分析一、学生完成任务参考答案及分析根据用户要求：该脚踏板注塑件的头部、中部为砂纹根据用户要求：该脚踏板注塑件的头部、中部为砂纹表面，需表面，需2个电极分别加工（参见图个电极分别加工（参见图2-2-72和图和图2-2-73），另
18、有），另有8个部位不能数控铣削达到要求，这些部位需个部位不能数控铣削达到要求，这些部位需另用另用6个电极加工（参见图个电极加工（参见图2-2-74至图至图2-2-79），使整），使整个曲面型腔都需要电极加工，因此要整个曲面型腔为电个曲面型腔都需要电极加工，因此要整个曲面型腔为电极加工留极加工留0.02mm余量。尾部为光滑表面，相关部位需余量。尾部为光滑表面，相关部位需抛光处理。型腔内部为曲面型腔，需数控铣削加工。利抛光处理。型腔内部为曲面型腔，需数控铣削加工。利用高速加工中心或数控铣床加工，利用用高速加工中心或数控铣床加工，利用UG8.0软件生成软件生成程序。程序。图图2-2-71 脚踏板注塑
19、模型腔件三维设计图脚踏板注塑模型腔件三维设计图图图2-2-72 头部电极头部电极1图图2-2-73 中部电极中部电极2图图2-2-74尾部前端平底处电极尾部前端平底处电极3图图2-2-75 尾部前端凹槽处电极尾部前端凹槽处电极图图2-2-76 尾部左、右两侧圆柱形面处电极尾部左、右两侧圆柱形面处电极图图2-2-77 尾部斜平面处电极尾部斜平面处电极图图2-2-78 尾部底平面区域处电极尾部底平面区域处电极图图2-2-79 尾部左、右两侧圆柱形面上小凹槽处电极尾部左、右两侧圆柱形面上小凹槽处电极表表2-2-15学生任务学生任务1参考答案：脚踏板注塑模型腔件需加工表面参考答案：脚踏板注塑模型腔件需
20、加工表面 2-3-2确定脚踏板注塑模型腔件选用确定脚踏板注塑模型腔件选用的毛坯的毛坯 学生学生任务任务2：确定脚踏板注塑：确定脚踏板注塑模型腔件毛坯的种类及形状、模型腔件毛坯的种类及形状、尺寸尺寸【知识链接】【知识链接】制订数控制订数控铣削加工工艺要解决的主要问题二：数铣削加工工艺要解决的主要问题二：数控铣削加工毛坯的控铣削加工毛坯的确定确定一、零件毛坯的工艺性分析一、零件毛坯的工艺性分析1毛坯应有充分、稳定的加工毛坯应有充分、稳定的加工余量余量毛坯主要指锻件、铸件。因模锻时的欠压量与允许的错模量会毛坯主要指锻件、铸件。因模锻时的欠压量与允许的错模量会造成余量的多少不等；铸造时也会因砂型误差、
21、收缩量及金属液造成余量的多少不等；铸造时也会因砂型误差、收缩量及金属液体的流动性差不能充满型腔等造成余量的不均匀。此外，锻造、体的流动性差不能充满型腔等造成余量的不均匀。此外，锻造、铸造后，毛坯的挠曲与扭曲变形量的不同也会造成加工余量不充铸造后，毛坯的挠曲与扭曲变形量的不同也会造成加工余量不充分、不稳定。因此，除板料外，不论是锻件、铸件还是型材，只分、不稳定。因此，除板料外，不论是锻件、铸件还是型材，只要准备采用数控铣削加工，其加工面均应有充分的余量。要准备采用数控铣削加工，其加工面均应有充分的余量。图图2-2-7 一模具零件的铸件毛坯一模具零件的铸件毛坯2分析毛坯的装夹适应性分析毛坯的装夹适
22、应性主要考虑毛坯在加工时定位和夹紧的可靠性与方主要考虑毛坯在加工时定位和夹紧的可靠性与方便性，以便在一次安装中加工出较多表面。对不便便性，以便在一次安装中加工出较多表面。对不便于装夹的毛坯，可考虑在毛坯上另外增加装夹余量于装夹的毛坯，可考虑在毛坯上另外增加装夹余量或工艺凸台、工艺凸耳等辅助基准。如图或工艺凸台、工艺凸耳等辅助基准。如图2-2-8所示所示，该工件缺少合适的定位基准，在毛坯上铸出两个，该工件缺少合适的定位基准，在毛坯上铸出两个工艺凸耳，在凸耳上制出定位基准孔，加工后再将工艺凸耳，在凸耳上制出定位基准孔，加工后再将工艺凸耳去掉。工艺凸耳去掉。图图2-2-8 增加辅助基准示例增加辅助基
23、准示例3分析毛坯的变形、余量大小及均匀性分析毛坯的变形、余量大小及均匀性分析毛坯加工中与加工后的变形程度，考虑分析毛坯加工中与加工后的变形程度，考虑是否应采取预防性措施和补救措施。如对于热是否应采取预防性措施和补救措施。如对于热轧中、厚铝板，经淬火时效后很容易在加工中轧中、厚铝板，经淬火时效后很容易在加工中与加工后变形，这时最好采用经预拉伸处理的与加工后变形，这时最好采用经预拉伸处理的淬火板坯。对毛坯的余量大小及均匀性，主要淬火板坯。对毛坯的余量大小及均匀性，主要是考虑在加工时要不要分层切削，分几层切削是考虑在加工时要不要分层切削，分几层切削。自动编程时，这个问题尤其重要。自动编程时，这个问题
24、尤其重要二、数控铣削加工中常用毛坯种类二、数控铣削加工中常用毛坯种类也是分铸件、锻件、型材、焊接件等种类也是分铸件、锻件、型材、焊接件等种类的毛坯，其种类的选择和形状、尺寸确定。的毛坯，其种类的选择和形状、尺寸确定。方法参见项目一方法参见项目一【知识链接知识链接】制订数控铣制订数控铣削加工工艺要解决的主要问题二：数控铣削削加工工艺要解决的主要问题二：数控铣削加工毛坯的确定。加工毛坯的确定。三、自动编程软件上毛坯确定的方法三、自动编程软件上毛坯确定的方法1回转类零件毛坯的确定回转类零件毛坯的确定可根据零件最大实体界限加上各方向余量，通过可根据零件最大实体界限加上各方向余量，通过创建圆柱体毛坯来生
25、成自动编程用毛坯。创建圆柱体毛坯来生成自动编程用毛坯。2方体类零件毛坯的确定方体类零件毛坯的确定可根据零件最大实体界限加上各方向余量，通过可根据零件最大实体界限加上各方向余量，通过创建长方体毛坯来生成自动编程用毛坯。创建长方体毛坯来生成自动编程用毛坯。3大型复杂形状零件毛坯的确定大型复杂形状零件毛坯的确定可根据理论模型偏置加工余量后的模型来生成自可根据理论模型偏置加工余量后的模型来生成自动编程用毛坯。动编程用毛坯。学生任务学生任务2参考答案：参考答案：脚 踏 板 注 塑 模 型 腔 件 制 件 尺 寸 为脚 踏 板 注 塑 模 型 腔 件 制 件 尺 寸 为200mm120mm24.339mm
26、，实际生产用注，实际生产用注塑合金钢材料，经铣削、磨削加工后为四周外形塑合金钢材料，经铣削、磨削加工后为四周外形和上下表面已加工合格的矩形工件。考虑实训时和上下表面已加工合格的矩形工件。考虑实训时采用铝件毛坯，在平口钳上装夹，需留较大余量采用铝件毛坯，在平口钳上装夹，需留较大余量，故毛坯为，故毛坯为205mm125mm30 mm的长方体的长方体，主要进行数控铣型腔加工。，主要进行数控铣型腔加工。2-3-3确定脚踏板注塑模型腔件确定脚踏板注塑模型腔件加工表面的加工方法及加工方案加工表面的加工方法及加工方案 学生学生任务任务3：填写表：填写表2-2-3脚脚踏板注塑模型腔件加工表面的踏板注塑模型腔件
27、加工表面的加工方法及加工方案加工方法及加工方案表表2-2-3 脚踏板注塑模型腔件加工表面的加工方法及加工方案脚踏板注塑模型腔件加工表面的加工方法及加工方案【知识链接】【知识链接】制订数控制订数控铣削加工工艺要解决的主要问题三：铣削加工工艺要解决的主要问题三：数控铣削加工表面加工方法及加工方案的数控铣削加工表面加工方法及加工方案的确定确定一、数控铣削平面类零件加工方法、加工方案的一、数控铣削平面类零件加工方法、加工方案的确定确定平面平面、平面轮廓及曲面的加工方法主要是铣削。经粗铣的平、平面轮廓及曲面的加工方法主要是铣削。经粗铣的平面，尺寸精度可达面，尺寸精度可达IT12IT14级（指两平面之间的
28、尺寸），表级（指两平面之间的尺寸），表面粗糙度面粗糙度Ra值可达值可达12.550m。精密精密铣削加工时，半精铣切削深度一般取铣削加工时，半精铣切削深度一般取0.10.2mm，精铣，精铣切削深度一般取切削深度一般取0.0050.05mm。目前目前高精度的数控铣床、加工中心定位精度可达高精度的数控铣床、加工中心定位精度可达1m，重，重复定位精度复定位精度0.8m，精加工表面粗糙度，精加工表面粗糙度Ra值值0.089m。（a）图图2-2-9 典型的平面类零件典型的平面类零件（b）图图2-2-9 典型的平面类零件典型的平面类零件（一）不同精度、粗糙度要求的平面、平面轮廓的加工（一）不同精度、粗糙度要
29、求的平面、平面轮廓的加工方案方案1加工精度为加工精度为IT7IT8级、级、Ra1.63.2m除除淬火钢以外的常淬火钢以外的常用金属，可采用普通型数控铣床（或加工中心），按粗铣、半用金属，可采用普通型数控铣床（或加工中心），按粗铣、半精铣、精铣的方案精铣、精铣的方案加工。加工。2加工精度为加工精度为IT6IT7级、级、Ra0.80.1.6m除除淬火钢以外的淬火钢以外的常用金属，可采用精密型数控铣床（或加工中心），按粗铣、常用金属，可采用精密型数控铣床（或加工中心），按粗铣、半精铣、精铣、细铣的方案半精铣、精铣、细铣的方案加工。加工。3加工精度高于加工精度高于IT6级、级、Ra0.080.8m除除
30、淬火钢以外的常用淬火钢以外的常用金属和一些非金属材料，可采用高档精密型数控铣床（或加工金属和一些非金属材料，可采用高档精密型数控铣床（或加工中心），按粗铣、半精铣、精铣、精密铣的方案中心），按粗铣、半精铣、精铣、精密铣的方案加工。加工。4对淬火钢等难铣削材料，其淬火前可采用粗铣、半精铣的对淬火钢等难铣削材料，其淬火前可采用粗铣、半精铣的方法，淬火后安排磨削加工。方法，淬火后安排磨削加工。（二）一般平面结构的加工（二）一般平面结构的加工方法方法1单一平面单一平面加工面积小的平面应选择立铣刀铣削；加工面积大的平面一加工面积小的平面应选择立铣刀铣削；加工面积大的平面一般选择表面区域铣刀铣削般选择表面
31、区域铣刀铣削。2平行面平行面与基准平面或直线平行的平面称为平行与基准平面或直线平行的平面称为平行面。面。当加工面安装后当加工面安装后是位于顶面位置（图是位于顶面位置（图2-2-10）进行加工时，可以在立式数控铣）进行加工时，可以在立式数控铣床上用端铣法和在卧式数控铣床上用周铣法铣出平行床上用端铣法和在卧式数控铣床上用周铣法铣出平行平面平面。加工加工面安装后位于侧面位置（图面安装后位于侧面位置（图2-2-11）加工的方式一般应）加工的方式一般应用于较大尺寸的工件直接装夹在工作台上的场合，可采用定位用于较大尺寸的工件直接装夹在工作台上的场合，可采用定位块使基准面与工作台台面垂直，并与进给方向平行，
32、这时在卧块使基准面与工作台台面垂直，并与进给方向平行，这时在卧式数控铣床上用表面区域铣刀端铣法铣削。式数控铣床上用表面区域铣刀端铣法铣削。图图2-2-10 铣平行面时的装夹方法铣平行面时的装夹方法 图图2-2-11 用定位块装夹工件铣平行面用定位块装夹工件铣平行面 3垂直面垂直面与基准平面或直线垂直的平面称为垂直面。垂与基准平面或直线垂直的平面称为垂直面。垂直表面区域铣削的技术要求包括平面度、垂直直表面区域铣削的技术要求包括平面度、垂直度和表面粗糙度，以及垂直面与其他基准（如度和表面粗糙度，以及垂直面与其他基准（如对应表面的加工余量等）的尺寸要求。对应表面的加工余量等）的尺寸要求。铣削加工垂直
33、平面就是要求铣出的平面要与基铣削加工垂直平面就是要求铣出的平面要与基准平面垂直，因此，安装时要保证加工面与基准平面垂直，因此，安装时要保证加工面与基准平面垂直。一般用端表面区域铣削法加工。准平面垂直。一般用端表面区域铣削法加工。4斜面斜面与基准平面或直线成倾斜夹角（与基准平面或直线成倾斜夹角（90或或90）的平面称为）的平面称为斜面。斜表面区域铣削的技术要求包括平面度、夹角和表面粗斜面。斜表面区域铣削的技术要求包括平面度、夹角和表面粗糙度要求。可利用具有主轴摆角功能或糙度要求。可利用具有主轴摆角功能或4、5轴联动功能的数控轴联动功能的数控铣床（加工中心）进行主轴转角采用端铣法铣削斜面（图铣床（
34、加工中心）进行主轴转角采用端铣法铣削斜面（图2-2-12）；当工件通过虎钳、压板等装夹方式水平安装在机床上露）；当工件通过虎钳、压板等装夹方式水平安装在机床上露出侧面时，可利用立式加工中心两轴联动功能周铣法铣削轮廓出侧面时，可利用立式加工中心两轴联动功能周铣法铣削轮廓侧面斜面；同样，当工件通过虎钳、角铁等装夹方式垂直安装侧面斜面；同样，当工件通过虎钳、角铁等装夹方式垂直安装在机床上露出侧面时，可利用卧式数控铣床（加工中心）两轴在机床上露出侧面时，可利用卧式数控铣床（加工中心）两轴联动功能周铣法铣削轮廓侧面斜面；也可选用与加工斜面倾斜联动功能周铣法铣削轮廓侧面斜面；也可选用与加工斜面倾斜角度相对
35、应的角度铣刀（图角度相对应的角度铣刀（图2-2-13）在立式或卧式数控铣床（）在立式或卧式数控铣床（加工中心）上直接铣出斜面。加工中心）上直接铣出斜面。图图2-2-12 转动主轴铣削斜面转动主轴铣削斜面图图2-2-13 角度铣刀角度铣刀（三）直角沟槽结构的加工（三）直角沟槽结构的加工方法方法1敞开式直角沟槽工件（图敞开式直角沟槽工件（图2-2-14a）当沟槽尺寸较小时，通常用三面刃铣刀加工。成批生产时，当沟槽尺寸较小时，通常用三面刃铣刀加工。成批生产时，则采用盘形槽铣刀进行加工。则采用盘形槽铣刀进行加工。2封闭式直角沟槽工件（图封闭式直角沟槽工件（图2-2-14b）一般采用一般采用立铣刀或键槽
36、铣刀铣削加工。立铣刀最适宜于加工立铣刀或键槽铣刀铣削加工。立铣刀最适宜于加工两端都封闭、底部穿通、槽宽精度要求不高的直角沟槽，如压两端都封闭、底部穿通、槽宽精度要求不高的直角沟槽，如压板上的穿通沟槽板上的穿通沟槽。对于。对于槽宽精度要求较高、深度较浅的封闭式槽宽精度要求较高、深度较浅的封闭式直角沟槽或半封闭式直角沟槽，可以采用键槽铣刀铣削加工直角沟槽或半封闭式直角沟槽，可以采用键槽铣刀铣削加工。3半封闭式直角沟槽的工件（图半封闭式直角沟槽的工件（图2-2-14c）要根据封闭端的形式不同，采用不同的铣刀进行加工要根据封闭端的形式不同，采用不同的铣刀进行加工。图图2-2-14 直角沟槽的种类直角沟
37、槽的种类（四）二维表面结构的加工方法（四）二维表面结构的加工方法二维表面结构包括二维轮廓、二维型腔、二维二维表面结构包括二维轮廓、二维型腔、二维刻字等结构，其加工方法与平面加工方法类似刻字等结构，其加工方法与平面加工方法类似，主要是采用数控铣削的方法，用立铣刀、锥，主要是采用数控铣削的方法，用立铣刀、锥铣刀等刀具根据精度要求分粗铣、半精铣、精铣刀等刀具根据精度要求分粗铣、半精铣、精铣等步骤进行加工。铣等步骤进行加工。刀具轨迹及数控加工程序主要应用数控自动编刀具轨迹及数控加工程序主要应用数控自动编程软件采用相应的轨迹生成方法来生成。程软件采用相应的轨迹生成方法来生成。二、数控铣削曲面、雕刻类零件
38、加工方案的二、数控铣削曲面、雕刻类零件加工方案的确定确定1变斜角类变斜角类零件零件加工面与水平面的夹角呈连续变化的零件称为变斜角加工面与水平面的夹角呈连续变化的零件称为变斜角类零件。这类零件特点是加工面不能展开为平面，但在类零件。这类零件特点是加工面不能展开为平面，但在加工中，铣刀圆周与加工面接触的瞬间为一条直线加工中，铣刀圆周与加工面接触的瞬间为一条直线。变斜角类零件一般采用变斜角类零件一般采用3轴、轴、4轴或轴或5轴联动的数控铣轴联动的数控铣床用立铣刀或球刀加工，也可以在三轴数控铣床上通过床用立铣刀或球刀加工，也可以在三轴数控铣床上通过两轴联动用鼓形铣刀分层近似加工，但精度稍差。两轴联动用
39、鼓形铣刀分层近似加工，但精度稍差。图图2-2-15 飞机上的变斜角梁椽条飞机上的变斜角梁椽条 2曲面类零件曲面类零件加工面为空间曲面的零件称为曲面类零件，如图加工面为空间曲面的零件称为曲面类零件，如图2-2-16某模具型腔零件所示。曲面类零件的特点：一是加工面不某模具型腔零件所示。曲面类零件的特点：一是加工面不能展开为平面，二是加工面与铣刀始终为点接触。通常采能展开为平面，二是加工面与铣刀始终为点接触。通常采用两轴半联动数控铣床来加工精度要求不高的曲面；精度用两轴半联动数控铣床来加工精度要求不高的曲面；精度要求高的曲面需用三轴联动数控铣床加工；若曲面周围有要求高的曲面需用三轴联动数控铣床加工；
40、若曲面周围有干涉表面，需用四轴甚至五轴联动数控铣床加工。干涉表面，需用四轴甚至五轴联动数控铣床加工。3雕刻类零件雕刻类零件由雕刻刀运动轨迹直接获得零件形状的方法为雕刻法加由雕刻刀运动轨迹直接获得零件形状的方法为雕刻法加工，雕刻法加工的零件就是雕刻类零件，图工，雕刻法加工的零件就是雕刻类零件，图2-2-17为一雕刻为一雕刻加工的鱼。加工的鱼。图图2-2-16 曲面类（立体类）零件曲面类（立体类）零件图图2-2-17 雕刻类零件雕刻类零件 曲面类零件常采用粗清根加工曲面类零件常采用粗清根加工曲面粗铣（包曲面粗铣（包括外表面分层加工和型腔分层加工）括外表面分层加工和型腔分层加工）半精清半精清根加工根
41、加工半精铣（常采用等高、平行等走刀方半精铣（常采用等高、平行等走刀方式）式）精清根加工精清根加工精铣（亦常采用等高、平精铣（亦常采用等高、平行等走刀方式）行等走刀方式）最终精清根加工加工方案。最终精清根加工加工方案。雕刻类零件常采用粗清根加工雕刻类零件常采用粗清根加工曲面粗铣曲面粗铣半半精清根加工精清根加工半精铣半精铣精清根加工精清根加工精铣精铣雕雕刻铣方案进行加工。刻铣方案进行加工。表表2-2-16学生任务学生任务3参考答案：参考答案：脚踏板注塑模型腔件加工表面的加工方法及加工方案脚踏板注塑模型腔件加工表面的加工方法及加工方案表表2-2-16学生任务学生任务3参考答案：参考答案：脚踏板注塑模
42、型腔件加工表面的加工方法及加工方案脚踏板注塑模型腔件加工表面的加工方法及加工方案 数控铣削加工工艺方案为：数控铣削加工工艺方案为：10立铣刀曲面型腔粗铣加工立铣刀曲面型腔粗铣加工6立铣立铣刀深度加工轮廓曲面型腔侧面精加刀深度加工轮廓曲面型腔侧面精加工工6立铣刀底面区域精铣。立铣刀底面区域精铣。2-3-4 确定脚踏板注塑模型腔件数控确定脚踏板注塑模型腔件数控加工选用的设备加工选用的设备 学生任务学生任务4：填写表：填写表2-2-4脚踏板脚踏板注塑模型腔件数控加工选用的设备注塑模型腔件数控加工选用的设备及主要技术参数及主要技术参数表表2-2-4 脚踏板注塑模型腔件数控加工选用的设备及主要技术参数脚
43、踏板注塑模型腔件数控加工选用的设备及主要技术参数【知识链接】【知识链接】制订数控制订数控铣削加工工艺要解决的主要问题四：数铣削加工工艺要解决的主要问题四：数控铣削加工设备的控铣削加工设备的选定选定一、立式数控铣床（立式加工一、立式数控铣床（立式加工中心）中心）立式数控铣床的主轴轴线垂直于水平面，是数控铣床中最常见立式数控铣床的主轴轴线垂直于水平面，是数控铣床中最常见的一种布局形式，应用范围也最广泛的一种布局形式，应用范围也最广泛。（1）工作台纵、横向移动并升降，主轴不动方式。目前小型）工作台纵、横向移动并升降，主轴不动方式。目前小型数控铣床一般采用这种方式。数控铣床一般采用这种方式。（2）工作
44、台纵、横向移动，主轴升降方式。这种方式一般运）工作台纵、横向移动，主轴升降方式。这种方式一般运用在中型数控铣床中，如图用在中型数控铣床中，如图2-2-18所示。所示。（3）龙门架移动式，即主轴可在龙门架的横向与垂直导轨上）龙门架移动式，即主轴可在龙门架的横向与垂直导轨上移动，而龙门架或工作台则沿床身做纵向移动。许多大型数控铣移动，而龙门架或工作台则沿床身做纵向移动。许多大型数控铣床都采用这种结构，又称之为龙门数控铣床，如图床都采用这种结构，又称之为龙门数控铣床，如图2-2-19所示所示。图图2-2-18 立式数控铣床立式数控铣床立式加工中心立式加工中心图图2-2-19 龙门式数控铣床龙门式数控
45、铣床图图2-2-19 龙门式数控铣床龙门式数控铣床 二二、卧式数控铣床（卧式加工、卧式数控铣床（卧式加工中心）中心）卧式数控铣床的主轴轴线平行于水平面，如图卧式数控铣床的主轴轴线平行于水平面，如图2-2-20所示。主要用来加工箱体类零件。为了扩大功能所示。主要用来加工箱体类零件。为了扩大功能和加工范围，通常采用增加数控转盘来实现和加工范围，通常采用增加数控转盘来实现4轴或轴或5轴加工。这样，工件在一次加工中可以通过转盘改轴加工。这样，工件在一次加工中可以通过转盘改变工位，进行多方位加工，使配有数控转盘的卧式变工位，进行多方位加工，使配有数控转盘的卧式数控铣床在加工箱体数控铣床在加工箱体类零件类
46、零件和需要在一次安装中改和需要在一次安装中改变工位的零件时具有明显的优势。变工位的零件时具有明显的优势。图图2-2-19 卧式数控铣床卧式数控铣床卧式加工中心卧式加工中心 三三、立卧两用数控铣床（五轴加工、立卧两用数控铣床（五轴加工中心）中心）立卧两用数控铣床的主轴轴线方向可以变换，如图立卧两用数控铣床的主轴轴线方向可以变换，如图2-2-21所示，使一台铣床具备立式数控铣床和卧式数所示，使一台铣床具备立式数控铣床和卧式数控铣床的功能控铣床的功能。立立卧两用数控铣床靠手动和自动两种方式更换主轴卧两用数控铣床靠手动和自动两种方式更换主轴方向。有些立卧两用数控铣床采用主轴头可以任意方方向。有些立卧两
47、用数控铣床采用主轴头可以任意方向转换的万能数控主轴头，使其可以加工出与水平面向转换的万能数控主轴头，使其可以加工出与水平面呈不同角度的工件表面。还可以在这类铣床的工作台呈不同角度的工件表面。还可以在这类铣床的工作台上增设数控转盘，以实现对零件的上增设数控转盘，以实现对零件的“五面加工五面加工”。图图2-2-21 立卧两用数控铣床立卧两用数控铣床五轴加工中心五轴加工中心表表2-2-17 学生任务学生任务4参考答案：参考答案：脚踏板注塑模型腔件加工选用数控设备及主要技术参数脚踏板注塑模型腔件加工选用数控设备及主要技术参数 2-3-5确定脚踏板注塑模型腔件加工确定脚踏板注塑模型腔件加工选用的刀具选用
48、的刀具 学生任务学生任务5：填写表：填写表2-2-5脚踏板脚踏板注塑模型腔件加工选用的刀具及参注塑模型腔件加工选用的刀具及参数数表表2-2-5 脚踏板注塑模型腔件数控加工选用的刀脚踏板注塑模型腔件数控加工选用的刀具及参数具及参数【知识链接】【知识链接】制订数控制订数控铣削加工工艺要解决的主要问题五：铣削加工工艺要解决的主要问题五：数控铣削加工刀具的数控铣削加工刀具的选择选择详细分析参见第一篇第三章第五节详细分析参见第一篇第三章第五节 表表2-2-18 学生任务学生任务5参考答案：参考答案：脚踏板注塑模型腔件数控加工选用的刀具及参数脚踏板注塑模型腔件数控加工选用的刀具及参数 选用选用10立铣刀一
49、把，立铣刀一把，6立铣刀二把，都为立铣刀二把，都为钨钢刀具。钨钢刀具。2-3-6确定脚踏板注塑模型腔件确定脚踏板注塑模型腔件加工合理的装夹加工合理的装夹方案方案表表2-2-6脚踏板注塑模型腔件数控加工合理的装脚踏板注塑模型腔件数控加工合理的装夹方案夹方案【知识链接】【知识链接】制订数控制订数控铣削加工工艺要解决的主要问题六：数铣削加工工艺要解决的主要问题六：数控铣削加工工件装夹方案的控铣削加工工件装夹方案的确定确定一、加工中心（数控铣床）加工定位基准的一、加工中心（数控铣床）加工定位基准的选择选择1加工中心加工选择定位基准的基本加工中心加工选择定位基准的基本要求要求同普通机床一样，在加工中心上
50、加工时，零件的装夹仍遵守同普通机床一样，在加工中心上加工时，零件的装夹仍遵守6点定位原则。在选择定位基准时，要全面考虑各个工位的加工情点定位原则。在选择定位基准时，要全面考虑各个工位的加工情况，满足三个要求：况，满足三个要求：（1）所选基准应能保证工件定位准确，装卸方便、迅速，夹）所选基准应能保证工件定位准确，装卸方便、迅速，夹压可靠，夹具结构简单；压可靠，夹具结构简单；（2）所选基准与各加工部位间的各个尺寸计算简单；）所选基准与各加工部位间的各个尺寸计算简单；（3）保证各项加工精度。）保证各项加工精度。2选择定位基准应遵循的原则选择定位基准应遵循的原则（1）尽量选择零件上的设计基准作为定位基
