上海电机学院数字化技术项目训练指导书

数字化技术项目综合训练指导书

上海电机学院

2011年10月

前言

《数字化技术项目综合训练》是为数控技术方向机械设计制造及其自动化专业以及相关专业开设的一门综合实践性教学课程，它从实践的角度让学生认识、理解、学习，并掌握数字化技术相关知识和技能，包括零件功能分析、有限元分析，也包括零件三维建模和工程图处理，也包括零件数控加工工艺设计，还包括零件数控编程、数控加工及其零件质量控制与检测等各个方面。它是《数控加工工艺》、《有限元分析》、《计算机辅助设计CAD》、《金属切削原理与刀具》、《数控机床与编程技术》、《机械制图与公差配合》、《计算机辅助编程CAM》、《金工实习》、《数控技术实验》等多门课的后续课程，同时也为学生更好地学好和掌握这些课程有着很大的帮助，它们是一个不可分割的整体。同时通过这门课的学习，让学生知识得到融会贯通、整体能力得到提升。

该课程的设计与开展，符合我校技术立校、应用为本的定位，也是我校上海市数控技术方向机械设计制造及其自动化专业教育高地建设，数控技术方向机械设计制造及其自动化专业试点工作建设的需要。本教程的编写和《数控字化技术综合训练》的开展，直接受学校和二级学院的领导，是学校和二级学院特色点建设和特色专业建设的重要一环。

该课程主要以上海电机学院数控实训基地现有条件为平台展开，进行实际训练。为了有效地开展数控字化技术综合训练，训练以一个或多个零件为载体，分成几个训练模块开展，同时各个模块间环环相扣，层层深入，贯穿从零件功能研究到完成可以在产品中进行装配使用的合格零件为止的整个零件形成过程。

通过本课程的训练，培养学生全面了解零件功能的能力、利用三维软件准确建模和工程图处理的能力、零件有限元分析能力、零件工艺分析设计能力、零件数控加工程序编制能力、数控机床操作使用能力、零件数控加工及质量控制能力、零件加工质量检测能力。同时，锻炼和培养学生独立思考、归纳总结和团队协作能力，提高学生综合分析问题、解决问题的能力。为学生后期毕业设计和将来就业服务社会打好基础。

为了按计划有条不紊地开展本《数字化技术项目综合训练》，特编写本教程。本教程模块1、模块2、模块3、模块4、模块5、模块6分别主要由张晓峰、张晓青、侯培红、王荣华和华丽娟、刘镝时负责，考核与实验报告要求分别主要由马雪芬、陈田负责，孙会、郁斌强也参加了编写，全稿由侯培红编辑统稿。在本教程的编写过程中，得到了机制系各位老师的帮助和大力支持，在此深表谢意。

编者

2011年10月

目录

《数字化技术项目综合训练》安排-------------------------------------------------------1 《数字化技术项目综合训练》考核方案-------------------------------------------------2 《数字化技术项目综合训练》管理制度-------------------------------------------------5

训练模块一、零件功能分析与有限元分析--------------------------------------------- 6

1、零件工况分析

2、有限元分析

训练模块二、三维建模和工程图处理---------------------------------------------------13

1、三维建模

2、工程图处理

训练模块三、工艺设计--------------------------------------------------------------------16

训练模块四、零件数控加工程序编制--------------------------------------------------34（一）零件宏程序编制-------------------------------------------------------------------34 （二）零件计算机辅助编程-------------------------------------------------------------47 训练模块五、数控机床操作及其零件数控加工--------------------------------------65训练模块六、零件加工质量检测--------------------------------------------------------68（三坐标测量机测量）

数字化技术项目综合训练总结报告书写要求-----------------------------------------77

建议参考资料及附件-----------------------------------------------------------------------86含工艺手册、材料手册、工艺表格、其他参考资料

《数字化技术项目综合训练》安排

说明：

1、保证有一个零件是来自于某产品或装备或部件，以便确保整个训练的连贯性。项目由五个人一组分工合作共同完成，视承担多少定排名顺序。

2、另选两个零件进行车削宏程序编程、铣削计算机辅助编程。其他根据具体安排情况而定。

3、可用装备、实验仪器情况：

（1）机房

有限元分析、三维建模及工程图处理、工艺设计、程序编制等相应机房配备有相应软件。（2）数控机床

五轴加工中心一台，Fanuc系统；四轴加工中心一台，Fanuc系统；

三轴加工中心两台，Fanuc系统；车削中心一台，Fanuc系统；

两轴数控车床一台，Fanuc系统。均内装有数控宏程序功能。

（3）其他

三坐标测量机一台，便携式表面粗糙度仪一台。

《数字化技术项目综合训练》考核方案

一、考核目的和意义

数字化技术项目综合训练的考核目的是为了充分调动学生学习的积极性和参与度，全面掌握学生的综合训练动态，加强对学生实验过程的指导和管理。总结和发现学生在综合训练中的经验和问题，指导教师在下一个实验过程中更好地履行教师的责任。充分发挥考核的导学功能，增强学生的自我监控能力，有利于加强师生间的交流。

二、考核原则

数控技术项目综合训练的考核主要包括考核方式和成绩评定两个方面。为了体现这两方面确定的客观性、真实性、科学性、合理性，为了能真实反映学生综合试验的实际情况，需要遵循以下原则：

（1）开放式考核原则

考核范围以4周综合实验的内容为主，但不完全局限于此，可以包括该内容相关的已经学习的基础知识。

（2）全程化考核原则

考核时间贯穿整个4周的综合实验过程，在各模块的内容掌握基础上，针对各个模块有单独的考核方式。

（3）遵循考核规律原则

考核内容全面，覆盖整个4周综合训练的知识点。难易度比较均衡原则，既要能反映出学生对知识、能力的整体掌握情况，又要能使学生成绩有真实的区分度，反映个体学生的能力差异，使每个层次的学生都有可以实现的学习目标。

二、考核方式与成绩构成

《数字化技术项目综合实验》考核指在教学目标和要求的基础上，对学生学习能力、学习态度和学习成果等采取多元化的考核方式进行评定。它侧重于对学生认识过程和实际能力的分析和评价。考核评价成绩按照百分制进行。

（1）考核方式

《数字化技术项目综合实验》考核以多种方式进行，主要包括：日常表现、过程考核（模块考核）、项目总结、自评他评。

?日常表现

日常表现主要内容包括学生的出勤和参加综合实验活动的态度。

?过程考核

学生综合训练成绩的评定不能单单依据任务的完成情况，还必须注意对学生进行过程考核。学生在综合训练过程中往往有许多不同的表现，有些表现是需要控制的，如违反安全操作规程、违反训练纪律等。有些表现是需要鼓励的,如对出现问题有创新的思维、采用新工艺和新方法、对零件的加工提出新的见解、对老师在教学中讲解的操作提出疑问等。学生在

综合实验中无时无刻不在向老师提供信息,记录学生在技能训练中的主要表现是全面评价学生的技能训练、认同训练成绩和评语的重要依据,是为学生技能的提高提出改进意见和对学生的发展指出方向的前提。

?模块考核

过程考核主要针对9部分的综合实验内容：1）零件背景分析2）零件及所属部件CAD 三维建模3）对零件进行有限元分析4）进行零件二维工程图绘制5）数控加工工艺设计6）编制数控加工程序7）加工装备准备8）操作使用加工中心等进行数控加工9）零件合格检验。每一个模块完成后，对学生在这一模块的学习作一次考核评价。

?项目总结

4周数控技术项目综合训练完成，学生需要全面客观地对各个模块、环节进行归纳总结，分析各个环节、模块掌握和完成的情况，以及自己综合训练过程中的心得。最后整理项目总结报告。要求总结报告内容完整、格式规范、书写工整。

?自评他评

自评他评包括个人评定、小组评定和教师评定。

学生个人评定就是让学生对照综合训练的内容和要求,自己给自己评定成绩并写出技能训练表现及评语。鼓励学生积极参与综合训练的评价,这是对学生的尊重、理解与关怀。学生自评,有助于教师了解学生在技能训练过程中的想法,防止老师对学生的误解。有助于分析学生在技能训练操作过程中出现的问题，如工件安装、刀具选择是否合理、操作是否规范、零件质量是否符合技术要求等。同时分析问题的原因,寻求解决的办法。

小组评定，就是让同组的同学一起对该小组每位同学进行评价，按照被评价同学的表现给每一个同学综合训练的成绩。小组评定,有助于学生之间的相互交流,有助于学生从不同层面、不同角度认识问题,有助于学生全面、正确地认识和评价自己。

教师评定就是4周综合训练结束时，主要通过师生直接对面由考核组教师向学生提出问题，学生在规定时间内进行回答或完成相应任务。每一组同学以抽签的方式选择2名为该组同学的代表，2位同学分别需要回答2-4个问题，考核组教师可根据情况要求学生进一步对问题说明。最后根据这2位同学的表现以及小组的评定成绩给出该组中每一位同学的成绩。通过这一过程,有利于老师了解学生实际掌握情况与目标的差距，以便在以后的综合训练中进行改进。教师评定成绩是责任的体现,也有助于学生准确地认识自己。

（2）成绩构成

综合成绩100% = 日常表现（10%）+ 模块考核（60%）+ 项目总结（10%）+自评他评（20%）(自评、互评放入各模块考核，互评决定排名。答辩环节每组选二人作为代表参加答辩，答辩成绩作为小组成绩)

说明：表中标明了各个模块、环节考核的比例。为方便起见，各个模块、环节的考核均可先按百分制计分，然后根据比例综合。

《数字化技术项目综合训练》管理制度

一、训练时间：周（96课时）。于年月日开始至年月日

结束。每天上午1—4节（8:30—11:30），下午5—6节（13:00—15:00）。

二、训练地点：本校西区“数控技术中心”。

三、训练准备：训练前教师作好训练设备、场地、工具、资料的准备。

四、安全教育：训练中，要严格遵守安全操作规程，不许违章作业；爱护设备、工具和量具，

注意防火和人身安全。

五、训练纪律要求：训练中，明确每日出勤、请假制度以及训练过程中的纪律要求，及时记

录学生考勤和实习日志，总结当天的纪律情况。

六、训练指导：练训前，教师对学生要讲解训练大纲，使学生明确训练内容及要求；训练中，

教师要按训练大纲要求指导到位，注意发挥学生的自主性，学生在教师的指导下，要积极动手操作，发挥主观能动性；训练后，应做好当天的训练笔记，写好训练总结，增加实践经验。

七、训练清扫要求：每天训练结束后，学生要清理各自的设备，正确关闭电源及水源；最后

值日组清扫训练场地。

《数字化技术项目综合训练》承诺书

通过参加训练前培训，对训练的管理制度和注意事项有了全面的了解。本人承诺遵守训练纪律，绝不违反训练规程，若有违规后果自负。

承诺人：

日期：

-------------------------------------------------------------------------------------------------- 《数字化技术项目综合训练》承诺书通过参加训练前培训，对训练的管理制度和注意事项有了全面的了解。本人承诺遵守训练纪律，绝不违反训练规程，若有违规后果自负。

承诺人：

日期：

训练模块一零件功能分析与有限元分析

一、训练目的

通过本次训练，了解Ansys软件的主要功能。学习创建零件的有限元分析方法，具体了解有限元建模中间接建模方法；通过对零件进行功能分析和利用UG建立的零件模型，导入Ansys软件进行网格划分，对零件模型受力分析，初步掌握Ansys有限元分析软件用于解决工程实际问题方法。

二、设备与环境条件

在Ansys 以及UG/NX环境下，完成对不同类型模型的有限元分析。

三、相关知识

ANSYS功能概览 /

1、结构分析：用于确定结构的变形、应变、应力及反作用力等.

2、热分析：计算物体的稳态或瞬态温度分布，以及热量的获取或损失、热梯度、热通量等.

3、电磁分析：用于计算磁场.

4、流体分析 (CFD)：用于确定流体的流动及热行为.

5、耦合场分析 - 多物理场考虑两个或多个物理场之间的相互作用。

ANSYS架构及命令

ANSYS构架分为两层，一是起始层（Begin Level），二是处理层（Processor Level）。这两个层的关系主要是使用命令输入时，要通过起始层进入不同的处理器。处理器可视为解决问题步骤中的组合命令，它解决问题的基本流程叙述如下：

1. 前置处理（General Preprocessor, PREP7）

a）建立有限元模型所需输入的资料，如节点、坐标资料、元素内节点排列次序

b）材料属性

c）元素切割的产生

2. 求解处理（Solution Processor, SOLU）

a）负载条件

b）边界条件及求解

3. 后置处理

POST1用于静态结构分析、屈曲分析及模态分析，将解题部分所得的解答如：变位、应力、反力等资料，通过图形接口以各种不同表示方式把等位移图、等应力图等显示出来。

包含三个主要的步骤：

创建有限元模型

1）创建或读入有限元模型

2）定义材料属性

3）划分网格

施加载荷并求解

1）施加载荷及设定约束条件

2）求解

查看结果

1）查看分析结果

2）检查结果是否正确

四、内容与要求

有限元分析的主要内容：

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又相互作用的单元，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。

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，可以归结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，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。

有限元方法的基本思路：

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。

有限元的基本构成

节点（Node）：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，系统的反应。

元素（Element）：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。不同特性的工程统，可选用不同种类的元素。

自由度（Degree Of Freedom,DOF）：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。

有限元法求解问题的基本步骤

1. 问题及求解域定义

2. 连续体离散化（网格划分）

3. 单元分析

4. 整体分析

5. 求解结果分析

（有限元分析操作指南）

1、启动ANSYS程序

开始→ 所有程序→ ANSYS ED 10.0→ ANSYS Product Launcher→（10.0: ANSYS ED Product Launcher 窗口）Simulation Environment下拉框中选择ANSYS ED，Product下拉框中选择ANSYS ED；File Management选项卡：设置Working Directory和Job Name，→ Run。

注意：实际版本号以安装的版本为准，这里以ANSYS ED 10.0为例。

2、指定并显示文件标题

Utility Menu→ File→ Change Title…→（Change Title对话框）输入工作标题→ OK。

Utility Menu→ Plot→ Replot。

3、设定分析类型

Main Menu→ Preference s→（Preferences for GUI Filtering对话框）Structural→ OK。

注意：这里针对结构设计，选择Structural。

4、预处理

4.1定义单元类型

Main Menu→ Preprocessor→ Element Type→ Add/Edit/Delete→（Element Types 对话框）Add→ 进入Library of Element Types对话框，根据实际问题，选取合适的单元类型→ OK→（Element Types对话框）Close。

4.2定义实常数

Main Menu→ Preprocessor→ Real Constants→ Add/Edit/Delete→（Real Constants 对话框）Add→进入Element Type for Real Constants对话框，选取需要定义实常数的单元类型→ OK→ 进入实常数定义对话框，设置实常数。

4.3定义材料属性

Main Menu→ Preprocessor→ Material Props→ Material Models→进入Define Material Model Behavior对话框，选取合适的材料模型，输入相关参数。

4.4建立几何模型

对于简单的几何模型，尽可能利用ANSYS自身的建模功能进行建模。在建模时，可充分利用ANSYS的工作平面、显示工具。

如果模型较为复杂，应适当简化模型，忽略对问题影响较小的细节，可利用UG、SOLIDWORKS等软件进行建模，另存为某一格式后再导入到ANSYS中。

4.5另存为.db文件

Utility Menu→File→ Save as…→（Save DataBase对话框）文件另存为一个文件

名1→ OK。

注意：这一步是为了定期保持DB文件，以免发生误操作或意外情况导致工作无效。4.6划分网格

Main Menu→ Preprocessor→ Meshing→ MeshTool→进入MeshTool对话框，进行网格的划分、修改、清除等操作。

4.7另存为.db文件

Utility Menu→File→ Save as…→（Save DataBase对话框）文件另存为一个文件名2→ OK。

注意：这一步是为了定期保持DB文件，以免发生误操作或意外情况导致工作无效。4.8应用边界条件并施加载荷

Main Menu→ Preprocessor→ Loads→ Define Loads→ Apply→ Structural→根据所研究的问题，确定合适的边界和载荷条件，施加边界和载荷。

4.9另存为.db文件

Utility Menu→File→ Save as…→（Save DataBase对话框）文件另存为一个文件名3→ OK。

注意：这一步是为了定期保持DB文件，以免发生误操作或意外情况导致工作无效。5、求解

Main Menu→ Solution→ Solve→ Current LS→（Solve Current Load Step对话框）OK→（Note提示框）Close。

6、后处理

根据需要，进行后处理操作，获取相应的信息，例如绘制变形曲线、绘制各点应力云图、列出支反力、显示各点位移等。

7、退出ANSYS

Utility Menu→File→Exit…→（Exit from ANSYS对话框）Save Everything→OK。任务一：

任务二：

五、模块考核评分标准

下表所列考核内容及分值主要是针对训练过程给出的。

5 训练结果上传。10

合计100分

另外，总结报告（含封面、目录、正文、参考文献等），按总结报告要求完成，考核分值与训练考核成绩的比例为1：5。

六、案例

(一) 平衡鼓零件工况分析

图1-1 高压锅炉

给水泵结构示意图

1、平衡鼓的背景及作用

对高压锅炉给水泵(即：多级离心泵)的参数、结构要求和可靠性提出了更高要求，在大容量、高参数发电机组中，高压锅炉给水泵是保证电厂安全高效运行的主关设备之一，由于高压锅炉给水泵在约5000-6000r/min高速、2000C高温、45MPa高压工况下运行，所以对泵的结构设计，水力设计，强度、材料、机加工、质量控制、试验等都有高严的技术要求，这对在高温、高压、高速工况保证锅炉给水泵轴向力平衡的平衡鼓来说，其机加工质量显得特别重要，质量好坏直接会影响到泵可靠性和安全性。

由于高压锅炉给水泵是多级泵，扬程很高，在泵转子上产生很大的轴向推力。一般来说，仅用轴向推力轴承难以满足泵安全运行，如果采用叶轮对称布置，泵的结构势必复杂，泵效率降低。所以，高压锅炉给水泵都采用了平衡盘、或平衡鼓、或平衡盘与平衡鼓的联合

装置来平衡轴向推力，其中平衡盘、平衡鼓的联合装置有很好的平衡功能，所以大型机组的高压锅炉给水泵普遍采用图1-1中所示的平衡鼓装置。

1、平衡鼓的工作原理

平衡鼓的工作原理如下，当泵工作时，由于给水泵的出口比入口压力高很多，这样每级叶轮上就会产生一个由出口侧（高压侧）沿轴向向入口侧（低压侧）的轴向推力，叶轮级数越多，此轴向推力越大，所以在给水泵的高压侧末级叶轮后装有平衡鼓装置，利用平衡鼓上的节流槽和平衡鼓与平衡座套之间间隙降压，形成压差，在平衡鼓上产生一个反向的轴向推力，抵消泵在工作时产生的轴向推力。当泵工况变化时，若向右轴力F右增大，转子向右移动，平衡鼓与平衡座套之间隙接变小，平衡鼓上二端压差变大，则平衡鼓上的反向力F左增大，使F右=F左；同样，当 F右减小时，F左也减小，也会使F右=F左。通过上述的伺服反馈，泵转子上轴向力始终平衡，控制泵转子轴向位移在泵的动、静间隙在安全范围内，确保轴承推力面悬浮而不接触，泵安全运行。从上面平衡过程可看出，平衡鼓加工精度会直接影响平衡鼓高速运行状态下转子的平衡性能。

图1-2 平衡鼓部件图

（二）平衡鼓零件有限元分析

1、在Solidworks或者NX 建三维模型，见图1-3。保存为igs格式。

图1-3 三维模型图1-4 网格划分图

2、以单元尺寸为0.005来划分网格，如图1-4所示。

3、边界条件：将外表面施加45MPa压力，内表面施加固定约束，如图1-5所示。

图1-5 边界条件

4、受力情况：最大应力为12.4Mpa，如图1-6所示。

(a) (b) (c)

图1-6 受力情况

5、变形情况：最大变形为0.000024，如图1-7所示。

图1-7 变形情况

训练模块二三维建模和工程图处理

一、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；

二、设备与环境条件

微机、Windows XP操作系统、UG NX（4.0及以上版本）

三、相关知识

Unigraphics NX是集CAD/CAE/CAM一体的三维参数化软件，是当今世界最先进的计算机辅助设计、分析和制造软件之一。系统中的CAD模块包括Gateway、Modeling、Drafting 等功能，可以完成模型的数字化建模、装配、工程图处理等设计工作。

数字化建模有以下几种基本方法：

（1）体素特征与成形特征

体素是组成几何实体的基本元素。UG系统中的体素特征包括长方体、圆柱、圆锥、圆球。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。UG系统中的成形特征包括圆孔、圆台、凸台、腔体、键槽、沟槽等。

（2）草图特征与扫描特征

对于具有不规则形状的实体，很难采用体素特征及增减材料的方法完成构建。可以先绘制与之截面形状相同的草图，再通过扫描特征对其进行拉伸、旋转、视扫等方法处理，将其从二维平面图形转化为三维实体形状。

（3）自由曲面

对于具有复杂自由形状的曲面，用户可以通过使用Create Free From Feather、Edit Free Form Feather、Free Form Shape等功能模块完成各种复杂曲面、片体及各类非规则实体的创建。

使用正确与合适的方法构建模型，可以通过编辑特征及特征参数的方法，十分方便快捷地对模型进行编辑修改。对于其中存在一定内部联系的尺寸，可以通过创建表达式的方法建立起不同尺寸之间的内部关联。

Modeling中的装配子模块用于装配中建立零部件之间的链接关系，可以运用自底向上与自顶向下两种不同的方法完成零件模型之间的虚拟装配。整个装配部件均保持关联性，当某零部件修改时，装配体中的对应引用装配部件也会自动更新，同步反应出零部件的最新变化。

利用Modeling实体功能完成零件的创建以及模型装配之后，可使用Drafting工程图功能快速生成零件或装配体的二维工程图。由于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，实体模型的尺寸、形状及位置一旦发生改变，二维工程图也会发生相应的变化。系统还提供各类相关命令满足用户正确表达工程图的需求，还能将图框和标题栏等内容制作成图样模板文件，供需要时将其添加到工程图中，有效提高工作效率。

四、内容与要求

1、模型文件一律采用“学生完整学号-学生姓名-零件名称.prt”的格式统一采用拼音命名，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”。

2、模型文件中，图层使用须符合下表要求：

3

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的图层中。

五、模块考核评分标准

下表所列考核内容及分值主要是针对训练过程给出的。

值与训练过程考核成绩的比例为1：5。

六、案例

1、平衡鼓零件图

根据零件工况分析，查阅相关手册或参考资料，采用UG（或其他常用的制图软件）进行三维建模和绘制零件图，如图2-1、图2-2所示。

图2-1平衡鼓零件图

（a）平衡鼓零件三维整体图（b）平衡鼓外表面的节流槽示意图

图2-2 平衡鼓零件三维图与工程图

训练模块三数控加工工艺设计

一、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的分析、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。

二、设备与环境条件

计算机绘图设备与软件，工艺手册，材料手册，各类工艺资料空白表格。

三、相关知识

零件工艺设计是一门综合性强、知识技术覆盖面大的模块。相关课程有机械制图、机械制造基础、公差与配合、机械工程材料、刀具及其金属切削原理、机械制造工艺学、数控加工工艺、数控技术、数控机床与编程、金工实习、数控工艺与编程训练等。

通过零件工艺设计训练可以提升学生的零件功能分析能力、机械工程图识图能力、计算机绘图能力、机加工设备操作使用能力、基本工艺综合设计（毛坯设计、工艺路线设计、刀具选用、机床选用、夹具设计等）能力等。

四、内容与要求

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

五、模块考核评分标准

1、检查资料完善、完整性，包括：（1）训练报告完成情况；（2）各环节完成情况；（3）工艺研究内容完整性等。

2、审查完成质量，如工艺资料的正确性、准确性，工艺方案可行性等。

另外，总结报告（含封面、目录、正文、参考文献等），按总结报告要求完成，考核分值与训练过程考核成绩的比例为1：5。