03020104如圖4-4-1所示航空模型連接件，材料為尼龍，要求對零件的所有結構進行數控加工編程。航空模型連接件是典型的結構零件，零件可以采用上下兩面進行加工，零件中的薄壁結構給裝夾定位加工帶來一定的困難。

圖4-4-1航空模型連接件模型（1）知識目標固定輪廓銑典型參數。工藝答子。（2）技能目標能根據工藝需要合理使用固定軸輪廓銑的典型參數。能根據零件的形狀合理設計工藝答子。培養學生運用數控加工相關標準，準確把握零件圖紙要求，正確分析航空連接件被加工面的結構特點，結合數控加工工藝和數控編程知識，制定加工工藝流程，合理使用UGNX12.0造型工具，根據加工需要對模型進行合理處理，能使用底壁銑、型腔銑、深度輪廓銑、固定輪廓銑等操作方法完成航空連接件加工刀路的生成和驗證。養成精益求精，勇于創新的工匠精神。“在邊上延伸”選項位于“切削參數”對話框“策略”選項卡“延伸路徑”選項組下，該選項主要用于加工部件周圍的鑄件材料，將刀具軌跡沿切削曲面向側面延伸指定的距離，如圖a）和b）所示。如果打開“在邊上延伸”復選框，對話框中會多出“距離”輸入框，用于控制刀具路徑在邊上延伸的距離，可以用刀具直徑百分比和毫米兩種方式給定。（1）在邊上延伸a）關閉“在邊上延伸”選項b）打開“在邊上延伸”選項

圖4-4-2在邊上延伸“在邊上延伸”選項位于“切削參數”對話框，“策略”選項卡“延伸路徑”選項組下，控制當刀具跨越零件內部的凸邊邊緣時，避免始終壓住凸邊緣。選中這個復選項，系統自動會讓刀具從部件上抬起少許，而不用執行“退刀/轉移/進刀”運動，此抬起動作將輸出為切削運動，如圖a）、b）所示。（2）在凸角上延伸a）未選中“在凸角上延伸”選項b）選中“在凸角上延伸”

圖4-4-3在凸角上延伸“在邊上延伸”選項位于“切削參數”對話框，“策略”選項卡“延伸路徑”選項組下，用于控制當驅動路徑延伸到切削區域之外時產生的刀具軌跡。選中該選項時，刀具軌跡延伸超出切削區域邊緣時，刀具嘗試生成滾動軌跡，同時保持與部件表面的接觸，如圖a）、b）所示。（3）在邊上滾動刀具a）未選中“移除邊緣跟蹤”b）選中“移除邊緣跟蹤”

圖4-4-4移除邊緣跟蹤“切削參數”對話框中“多刀路”選項卡用于控制多層切削，逐層切削遞進的方式，有“部件余量偏置”和“多重深度切削”兩個選項。“部件余量偏置”設置總余量，“多重深度切削”控制相鄰兩層刀路之間的距離和多刀路的層數，如圖4-4-5所示。（4）多刀路

圖4-4-5多刀路

“切削步長”選項位于“切削參數”對話框，“更多”選項卡下，用于控制切削方向上刀具在零件幾何上的相鄰定位點之間的直線距離。最大步長值太大時，生成的驅動點不夠，小特征被忽略，造成過切，如圖4-4-6所示。指定的切削步長值應大于零件內外公差值。（5）切削步長

圖4-4-6切削步長

在機械加工時，經常會碰到異型零件，為了方便這些零件加工時裝夾，工藝人員會使用專用夾具或在零件上添加部分工藝性結構，這些工藝人員添加的便于工件加工時裝夾定位和夾緊而設計的工藝結構就稱作為工藝答子。（1）工藝答子概述（2）工藝答子的形式工藝答子根據被加工零件的結構不同需求，有多種形式，常見的有凸臺型、落料型、裝配型等，如圖4-4-7所示。a）汽車門把手——凸臺型

b）肥皂盒蓋——落料型

c）電動起子外殼——裝配型

圖4-4-7工藝搭子機械加工過程中，工藝答子一般用于單件小批量產品的試制，特點是可以省去設計制造專用夾具，能基本保證加工的質量和結構要求，缺點是在一定程度上降低了生產的效率，多數會增加后續的鉗工處理過程，容易降低產品的外觀質量。為了減少工藝答子對產品最終生產結果的影響，可以從產品的結構，工藝答子的位置，形狀等方面考慮，具體來講有以下設計原則：1）工藝答子一般放在不影響使用的地方，如果后續檢驗等仍需使用的可以保留。如圖4-152所示為2015年機械產品三維建模與制造賽項賽題連桿，連桿原型如圖a），不便于裝夾和定位，因此設計增加圖b)所示工藝答子，這里的工藝答子既能用于裝夾，也可以用于連桿體和連桿蓋聯接。a）連桿原始模型B）創建工藝答子后模型（2）工藝答子的創建原則

圖4-4-8移除邊緣跟蹤1)“區域銑削”驅動的特點（3）“區域銑削”驅動“區域銑削”驅動方式僅用于固定輪廓銑操作，它通過切削區域來定義固定輪廓銑操作，在該驅動方法中可以指定陡峭限制和修剪邊界限制，與邊界驅動方式類似，但不需要指定驅動幾何體。在允許的情況下，應盡可能使用區域銑削驅動來代替邊界驅動。區域驅動中切削區域可以用表面區域、片體或表面來定義，如果不選擇切削區域，系統將把已定義的整個部件幾何體表面（包括刀具不能到達的區域），作為切削區域。2）工藝答子一般應放在大面或平面上，便于后續去除。如果選在小面或轉角面上，取除時容易破壞產品外觀，影響質量。3）工藝答子必須保證工件在裝夾，加工過程中不變形。4）工藝答子盡量設計成可以通過機械加工方式自動去除的形式

。零件外形不規則，裝夾困難，由于是單件生產，故不適合設計專用夾具，故在零件上設計工藝答子。零件的最小凹圓角為2mm。零件大部分的壁厚比較薄，僅1mm。根據零件的形狀，零件需要兩面加工。（1）零件圖紙工藝分析1）正面加工工藝使用面銑操作加工頂面。使用型腔銑操作進行粗加工。使用固定輪廓銑對曲面進行精加工。使用底壁銑進行內腔精加工。使用深度輪廓銑進行內腔槽進行精加工。使用輪廓銑進行外輪廓精加工。（2）零件加工工藝方案編排——參考2）反面加工工藝使用面銑操作加工底面。使用型腔銑操作進行反面粗加工。使用固定輪廓銑對曲面進行精加工。使用底壁銑進行內腔精加工。使用輪廓銑進行外輪廓粗加工2。使用輪廓銑進行外輪廓精加工。使用輪廓銑進行工藝答子加工。通過熟悉航空連接件的工藝分析，可以發現零件的加工的難點有薄壁、小凹圓角、難裝夾等難點。試分析教材提供的工藝方案，了解解決這些難點的途徑，如果覺得原始方案需要改進，請規劃優化工藝方案，并填寫航空連接件的工藝方案卡，工藝方案卡如表4-4-1所示。（3）零件加工工藝方案編排——學生姓

名

班

級

學

號

零

件

名

稱

材

料

夾

具

最

小

凹

圓

角

最大切削深度

機

床

序

號工序名稱刀具刀具伸出長度切削速度進給率操作名稱1

2

3

4

5

表4-4-1加工工藝方案—學生1）打開文件4-4.prt。2）創建工藝答子。將模型“體（0）”復制到10層，“體（1）”移動到9層。將10層改為工作圖層，隱藏1層，顯示9層。參考如圖4-4-9建立工藝凸臺。（1）任務實施操作步驟——參考圖4-4-9工藝答子3）進行加工前環境設置進入加工環境，加工模板設定為“mill_contour”。調整WORKPIECE和MCS_MILL的父子關系，將WORKPIECE變成MCS_MILL的父特征。定義WORKPIECE。選擇創建了工藝答子的模型為部件幾何，“體（1）”為毛坯幾何。在WORKPIECE節點下定義正面加工坐標系ZM_MCS，如圖a）所示。在WORKPIECE節點下定義反面加工坐標系FM_MCS，如圖b）所示。在程序組PROGRAM節點下創建程序組ZM_NC和FM_NC。圖a）正面加工坐標系圖b）反面加工坐標系圖4-4-10加工坐標系（續上）創建刀具，參數如表4-4-2所示：序號名稱刀具類型|子類型直

徑下半徑刃長長

度1D12MILL12R050752D10MILL10R050753D6MILL6R030504D6R3MILL6R330505D4MILL4R02050

表4-4-2刀具參數4）使用刀具D12創建面銑操作加工頂面。按圖a）所示設置操作父項，按如圖b）所示定義如圖所示邊界，且將刀具側設為內側;按表4-4-3設置操作參數，生成刀具軌跡如圖c）所示。

a）操作父項b）面銑邊界c）

仿真結果序號參數名稱參數值序號參數名稱參

數

值1加工方法面銑7與XC的夾角902刀軸+ZM8刀具延展量50%3切削模式往復9封閉區域進刀類型與開放區域相同4步距60%10開放區域進刀類型線性（50%、0、0、3、50%）5毛坯距離111轉速/進給5000rpm/2000mmpm6切削深度0.012

表4-4-3面銑工序切削參數圖4-4-11面銑工序5）使用刀具D6創建型腔銑ZM_CAVITY進行正面粗加工。按圖a）所示設置型腔銑父項，按表4-4-4所示設置切削參數。按圖所示b）定義切削范圍，生成的刀具軌跡如圖c）所示。

a）操作父項b）切削范圍c）

仿真結果序號參數名稱參數值序號參數名稱參

數

值1加工方法型腔銑9底面余量0.502切削模式跟隨部件10所有刀路光順半徑無3步距60%刀具直徑11封閉區域進刀螺旋（70%，5，1，前一層，0,50%）4開放刀路變換切削方向12區域內轉移方式進刀/退刀5切深213區域內轉移類型前一平面，16切削層范圍-1.19~-11.9314轉速6000rpm7切削順序深度優先15進給2000mmpm8側壁余量116第一刀切削進給50%

表4-4-4型腔銑工序切削參數圖4-4-12型腔銑工序6）使用刀具D6創建平面輪廓銑PLANAR_PROFILE進行后側U形槽壁精加工。按圖a）所示設置操作父項，按表4-4-5設置操作參數。按圖b）選擇部件邊界，生成刀具軌跡如圖c）所示。

a）操作父項b）部件邊界c）

刀具軌跡

序號參數名稱參數值序號參數名稱參數值1加工方法平面輪廓銑6余量02部件余量07開放區域進刀線性（50%、0、0、3）3每刀切深28區域間轉移方式安全距離—刀軸4切削方向混合9轉速6000rpm5切削順序深度優先10進給2000mmpm

表4-4-5平面輪廓銑工序切削參數圖4-4-13平面輪廓銑工序17）使用刀具D6創建平面輪廓銑PLANAR_PROFILE_1進行正面前側U形槽壁精加工。操作父項和切削參數同步驟5）。部件邊界如圖a）所示，生成刀具軌跡如圖b）所示。

a）部件邊界b）

刀具軌跡

序號參數名稱參數值序號參數名稱參數值1加工方法平面輪廓銑6余量02部件余量07開放區域進刀線性（50%、0、0、3）3每刀切深28區域間轉移方式安全距離—刀軸4切削方向混合9轉速6000rpm5切削順序深度優先10進給2000mmpm

表4-4-6平面輪廓銑工序切削參數圖4-4-14平面輪廓銑工序28）使用刀具D6R3創建固定輪廓銑操作進行正面后側U型槽曲面精加工。操作父項如圖a）所示，切削參數如表4-4-7所示。切削區域和生成的刀具軌跡如圖b）所示。

a）操作父項b）切削區域與刀軌序號參數名稱參

數

值序號參數名稱參

數

值1加工方法固定輪廓銑7余量02驅動方法區域銑削8開放區域進刀線性3切削模式往復9進刀位置距離4步距殘余高度（0.01）10進刀長度05步距已應用在部件上11在邊上延伸1.16切削角012轉速/進給4000rpm/1000mmpm

表4-4-7固定輪廓銑工序切削參數圖4-4-15固定輪廓銑工序19）使用刀具D6R3創建固定輪廓銑操作進行正面前側U型槽曲面精加工。操作父項如圖a）所示，切削參數如表4-4-8所示。切削區域和生成的刀具軌跡如圖b）所示。

a）操作父項b）切削區域與刀軌序號參數名稱參

數

值序號參數名稱參

數

值1加工方法固定輪廓銑7余量02驅動方法區域銑削8開放區域進刀線性3切削模式往復9進刀位置距離4步距殘余高度（0.01）10進刀長度50%5步距已應用在部件上11在邊上延伸1.16切削角012轉速/進給4000rpm/1000mmpm

表4-4-8固定輪廓銑工序切削參數圖4-4-16固定輪廓銑工序210）使用刀具D6R3創建固定輪廓銑操作進行正面右側曲面及右側凸耳曲面精加工。操作父項如圖a）所示，切削參數如右表所示（右側曲面切削角0，右側凸耳切削角90）。切削區域和生成的刀具軌跡如圖b）所示。

a）操作父項b）右側曲面切削區域與刀軌c）右側凸耳切削區域與刀軌序號參數名稱參

數

值序號參數名稱參

數

值1加工方法固定輪廓銑7余量02驅動方法區域銑削8開放區域進刀線性3陡峭空間方法無9進刀位置距離4切削模式往復10進刀長度05步距殘余高度（0.01）11在邊上延伸1.16步距已應用在平面上12轉速/進給4000rpm/1000mmpm

表4-4-9固定輪廓銑工序切削參數圖4-4-17固定輪廓銑工序311）使用刀具D4創建底壁銑FLOOR_WALL進行內腔的壁和底精加工。底壁銑的父項如圖a）所示，切削參數如表4-4-10所示。切削區域如圖b），生成的刀具軌跡如圖c）所示。圖a）底壁銑父項

圖b）切削區域

圖c）刀具軌跡序號參數名稱參數值序號參數名稱參數值1加工方法底壁銑9壁毛坯厚度0.52自動壁選中10刀路方向向外3切削空間范圍底面11島清根選中4步距50%12跨空區域-運動類型跟隨5切削模式跟隨周邊13余量06底面毛坯厚度0.514封閉區域進刀型式與開放區域相同7每刀切削深度215開放區域進刀型式圓弧（10%、90°、0.5、3）8將底面延伸至部件輪廓16轉速/進給6000rpm/2000mmpm

表4-4-10底壁銑工序切削參數圖4-4-18底壁銑工序112）使用刀具D4創建底壁銑FLOOR_WALL_1進行內腔槽加工。底壁銑的父項如圖a）所示，切削參數如表4-4-11所示。指定壁幾何體為內腔4個槽側壁面，生成的刀具軌跡如圖b）所示。圖a）底壁銑父項

圖b）刀具軌跡序號參數名稱參數值序號參數名稱參數值1加工方法底壁銑8每刀切削深度12自動壁不選中9刀路方向向外3切削空間范圍底面10島清根選中4刀軸+ZM軸11跨空區域-運動類型切削5步距50%12余量06切削模式跟隨周邊13封閉區域進刀型式沿形狀斜進刀（5°、1、0、70%）7底面毛坯厚度214轉速/進給6000rpm/2000mmpm

表4-4-11底壁銑工序切削參數圖4-4-19底壁銑工序213）使用刀具D4創建面銑FACE_MILLING_1進行右側凸耳頂面精加工。操作的父如圖a）所示，切削參數如表4-4-12所示。部件邊界如圖b）所示，生成的刀具軌跡如圖c）所示。圖a）操作父項b）

部件邊界圖c）刀具軌跡序號參數名稱參數值序號參數名稱參數值1加工方法面銑6余量02切削模式跟隨周邊7刀路方向向外3步距50%8開放區域進刀線性（50%、0、0、3、50%）4毛坯距離2.59轉速

6000rpm5每刀切削深度210進給2