1、/红酒杯设计及加工摘 要论文通过红酒杯的设计和加工，一方面力求做到按红酒杯的设计理论制定出一套合理的设计方案，所设计的红酒杯要符合经济、实用、精美的原则。产品的造型部分将运用 UG NX4.0 和 AutoCAD 这两款软件，前者用于实体建模，后者用来绘制二维工程图。在按要求完成产品造型的同时，也进一步了解和熟悉这两款软件的各个功能。另一方面，产品零件的加工将在数控车床上完成，因工件的形状较规则，编程简单，故可采用手工编程加工。加工前将编写详尽的生产加工程序单和加工工艺流程表。产品的实际加工将作为检验产品设计方案的有效途径，最后再根据加工情况修改和完善产品的设计方案，最终生产出符合要求的红酒杯
2、产品。关键词： 红酒杯；手工编程；数控车削./目 录1 绪论 .12 红酒杯设计 .22.2 材质选择 22.3 主要品牌 32.4 设计初稿 53 红酒杯实体造型 .53.1 零件造型思路 .53.2 红酒杯实体造型 .63.2.1 新建零件文件 .63.2.2 绘制截面曲线的草图 .63.2.3 利用回旋生成实体 .73.2.4 实体倒圆角 .83.2.5 隐藏实体多余轮廓线 .93.2.6 保存文件 .94 红酒杯编程加工 .94.1 加工工艺分析 .94.2 分析零件图样，确定加工方案 .104.3 零件材料分析 .104.4 数控机床的选择 114.5 工件的定位与装夹 .124.6
3、 刀具选择与安装 .134.7 编制数控加工程序 .134.8 数控加工注意事项 .154.9 工件验收与质量误差分析 165 结论 .186 谢辞 .19参考文献 .20附录 A .21附录 B .22/绪论进入 21 世纪，制造业已成为推进社会生产力的重要力量，数控技术作为现代制业的先进方式，已得到了广泛的普及。作为数控专业的毕业生，必须达到熟练掌握常用数控机床的操作，了解不同产品的加工工艺并制定出合理的加工方案，还应具备产品设计和利用工具软件造型等技能。因此，本次毕业设计就是要通过设计及加工一款红酒杯产品，加深对数控加工的认识，培养产品设计造型的能力。毕业设计包括论文誊写和产品数控加工两
4、部分，产品的数控加工将是难点。因红酒杯零件属于薄壁、细长的悬伸件，自身结构刚性和承受切削、加紧能力差，加工过程中易产生多种变形。所以必须首要解决如何采取适当的措施减小和补偿形变，保证加工精度的问题。产品的理论设计将结合实际加工，根据加工情况将修改和完善产品的设计方案，最终生产出符合要求的红酒杯产品。/1 红酒杯的基本构造杯 座 平 坦 的 杯 座 使 酒 杯 可 以 立 着 ， 不 会 翻 到 ， 尤 其 是 倒 满 酒 的 时 候杯 茎 杯 茎 的 出 现 是 为 了 让 饮 酒 人 的 手 不 需 要 和 杯 肚 接 触 ， 以 避 免 把 酒 弄 花 或是 让 体 温 提 升 酒 的 温
5、 度 。杯 肚 杯 肚 可 能 是 酒 杯 最 重 要 的 组 成 ， 也 是 最 程 式 化 的 。 杯 肚 形 状 和 尺 寸 影 响 香气 的 汇 聚 和 散 发 、 通 气 的 程 度 和 葡 萄 酒 的 视 觉 呈 现 效 果 。 最 常 见 的 形 状 是 郁 金 香 型 ， 表 现 为 底 部 稍 宽 、 顶 端 附 近 呈 锥 形 。 这 种 形 状使 得 人 们 可 以 晃 动 葡 萄 酒 、 进 行 观 察 ， 而 香 气 又 会 被 汇 聚 在 狭 窄 的 开 口 处 ， 直接 朝 着 鼻 子 的 方 向 。 用 来 饮 用 丰 满 酒 体 红 酒 的 酒 杯 通 常 在
6、 底 部 都 是 宽 阔 而 圆满 的 ， 目 的 是 让 葡 萄 酒 与 空 气 有 更 多 的 接 触 ， 为 丰 富 的 味 道 和 香 气 提 供 更 多 的散 发 空 间 ;而 饮 用 白 葡 萄 酒 的 酒 杯 底 部 相 比 较 窄 ， 为 的 是 帮 助 保 持 酒 的 凉 爽 ，在 更 小 的 空 间 里 汇 聚 较 淡 的 香 气 。 香 槟 型 酒 杯 是 又 细 又 长 ， 以 展 示 升 腾 的 气 泡 ，以 及 帮 助 保 持 低 温 。尺 寸 酒 杯 有 很 多 的 形 状 和 尺 寸 ， 但 有 一 个 经 验 法 则 是 酒 杯 应 该 足 够 大 ， 这 样
7、有 了 足 够 的 空 间 在 晃 动 酒 杯 时 避 免 了 酒 的 溢 出 ， 香 气 也 可 以 在 杯 子 里 散 发 并 汇聚 起 来 。 颜 色 尽 管 彩 色 酒 杯 或 者 那 些 突 出 装 饰 的 酒 杯 会 很 漂 亮 ， 但 是 最 好 的 酒 杯 应 该 是光 滑 、 平 整 ， 而 且 可 以 让 酒 杯 中 葡 萄 酒 的 美 丽 和 精 细 透 过 杯 壁 清 楚 地 展 现 出 来 。杯 口 优 质 的 酒 杯 会 有 一 个 切 割 而 成 的 杯 口 ， 触 感 平 滑 ， 不 会 对 葡 萄 酒 流 出 杯 子造 成 阻 碍 。 应 该 避 免 用 轧
8、制 杯 口 或 者 杯 口 不 平 整 的 酒 杯 。 /2 红酒杯设计2.1 结构设计不同造型、弧度的红酒杯对于酒液的香气与口感所造成的差异与影响很大。喝红酒要选肚子大一些的酒杯，因为红酒需要和氧气接触，才能使香味释放出来。如果是陈年的红酒，就更需要用大杯子，这样可以快速散掉常年存放的陈腐气味，避免干扰红酒的醇香。不同结构的红酒杯，其酒液的容积和表面积之比不同，表面张力和毛细管作用也不同，酒中的芳香成分挥发程度也就大不一样。如果酒杯的杯身太高，酒液表面离鼻孔太远，或者酒杯的喇叭口太大，易吸入外面的空气，那么杯中显现的香气就比较弱；如果用半球形的杯，其杯身短，鼻孔能更贴近酒液表面，香气虽易被发
9、觉，但由于开口过大容易吸入外面的空气。所以只有选择杯杯体杯身高度适中、大肚收口、倒入酒的量使其在杯中的表面积最大，才能给出香气成分的最大强度挥发。品尝红酒最简便最好的工具就是高脚卵形伸长切顶的透明玻璃杯。理想的红酒杯应该是杯身薄、无色透明且杯口内缩的郁金香杯。而且一定要有四至五公分长的杯脚，这样才能避免用手持拿杯身时，手的温度间接影响到酒温，而且也方便观察酒的颜色。一个好的高脚杯，一般有 210225ml 的容量。高脚杯的腿要足够高，脚盘要平，杯身也不能太短。若杯腿不够高，人们的手会抓住杯身，将加热杯中的酒，改变酒的原始状态；若杯脚盘不够大和平，就不能平稳地放在桌子上；若杯上身太矮，会影响盛酒
10、的量，香味表现不充分。杯壁的厚薄应轻薄。普通的红酒杯，杯体高 1555mm，杯上身高 1002mm，杯大肚直径 652mm，杯口直径462mm，杯口壁厚 0.80.1mm，杯腿高 553mm，腿粗 91mm，脚盘直径655mm。 此外，不同酸甜度的红酒对红酒杯郁金香形的结构要求也有所不同。例如自身酸甜协调、酸度适中的红酒要用含苞欲放的郁金香型红酒杯盛放。酸度较高、需要特别突出果味的红酒适合用盛开的郁金香型酒杯盛放，以平衡酒中的果味、甜度和酸度。而果味浓烈而酸度相对较弱的红酒则适合用圆肚的郁金香型酒杯盛放。2.2 材质选择 红酒杯的材质，应选择玻璃或水晶，杯身要轻薄且无色透明，方便判断酒的颜色和
11、色泽。高档的红酒杯当然是用水晶玻璃打造的精品，这种酒杯透明度非常高，折射率也很小。水晶之外，也有更便宜的玻璃质地的红酒杯。水晶杯和玻璃杯带来的香气与口感会有细微差别，其原因主要是两者表面的粗糙程度不同而造成的。通过显微镜可以观察到，水晶的表面的凹凸要比玻璃。/水晶根据它的原材料分为两种:一种是铅人造水晶，主要是白水晶玻璃，含 24 铅（或以上）称为全铅水晶，低于 24者则称为铅水晶，它有较好的折射率、硬度，以及较大的比重。但容易折断、较软、易磨花，且含铅水晶杯中的铅会析出并溶于酒或酸性饮料之中，长期使用会引起铅蓄积而导致中毒，损害健康。另一种是无铅人造水晶，就是以其它元素（如光学玻璃常用的钾）
12、代替原本生产过程中所使用的铅加入玻璃中，它既包含了有铅人造水晶的优点，又极富弹性、特别晶莹透澈，使杯身透光度极佳，呈现晶莹剔透的质感。因不含铅，所以环保健康，是目前市场上水晶玻璃杯的主流。选料精良的水晶酒杯，应看不到星点状、云雾状和絮状分布的气液包体，质地纯净、光润、晶莹。此外，金属及陶瓷质地的红酒杯也广受人们的追捧。如纯银、镀银红酒杯一直是西方贵族的餐具及收藏品首选，纯锡、纯铝及黄铜镀金等制成的红酒杯则常作为工艺品和礼品被人们青睐。而上了彩釉的陶瓷杯在广大家庭和酒馆里比较常见。2.3 主要品牌 Riedel：公元 1756 年创立于奥地利的 Riedel，两百多年来，已是全世界最富盛名的专业
13、酒杯领导品牌。不管是优雅精致的造型、清亮透明的外观、细致灵巧的杯脚与杯座、以及纤薄的外壁，都令品味人士趋之若鹜。尤其是 Sommeliers 系列，更早已成为葡萄酒痴们最渴望拥有的典藏级梦幻商品，影响极其深远。全系列共40 支杯子，除了全为纯手工精制的水晶杯，造型、设计与清澈度均属上乘之外，更依不同酒类、地区、品种、甚至等级，从杯身形状到大小都作了不同区分。比方单以 Bordeaux 与 Bourgogne 这两个目前红酒里最脍炙人口的法国产区为例，Sommeliers 便为之分别出了Bordeaux与Bordeaux Grand Cru、Bourgogne Bourgogne Grand C
14、ru（Grand Cru 指一级酒庄）等四支杯子，吹毛求疵程度，着实令人咋舌，也因而成为其它酒杯品牌的区分指针。而自 1986 年起，为因应现代葡萄酒品饮习惯与风潮，还推出实用级机器吹制的Vinum 水晶杯系列，虽不若 Sommeliers 级的绝对行家身段，一组 25 支杯子，却也一样依照品种、产地特性作了翔实的分类，价格上也显得平易近人不少，至今已成酒饕们人手一套的必要配备之一。Riedel 的酒杯做工很精细，当然价格也不菲。其 Sommelier 和 Vinum 两个系列的水晶酒杯种类都超过了 30 种。/图 2.3 Riedel 的酒杯Spiegelau：成立于 1521 年、位于德国
15、水晶重镇 Passau 的 Spiegelau，也是极具知名度的水晶品牌。据传其原本为 Riedel 的 OEM 厂商，所推出的酒杯形制一般认为与Riedel 极为相似，且价格相对平易许多，故而颇受入门级酒客的青睐。旗下商品分为手工吹制与机器吹制两个项目，项下再细分为多个系列，手工吹制部分以Grand Palais 系列款式较多；机器吹制方面则以 Vino Grande 系列较为完整，不仅有 Bourgogne、Bordeaux、Chianti 等产地区分，甚至还推出较年轻的白酒、以及 Magnum 大瓶装红酒专用的杯子，十分有趣。Baccarat 创立于 1764 年的Baccarat 是法
16、国极著名的皇室御用级水晶品牌，包括法国、英国、俄国、印度皇室都是此品牌的爱用者。图 2.4 Spiegelau 的酒杯德国的 Scott Zwiesel 酒杯做工精细，杯腿很长，看起来精美优雅，只是形状不如 Riedel 和 Spiegelau 那样多。/图 2.5 Scott Zwiesel 酒杯另外，也有为适合不同产区的葡萄品种而量身定做的红酒杯，多由葡萄产区命名。如波尔多杯相对深长，适合用来品尝饮用来自波尔多地区的葡萄种类，无论是浓郁厚重的 Cabernet Sauvignon 还是单宁柔顺、酸度较低的 Merlot，都能很好地表现；而勃根地杯体态更圆和浅，几近球形，在品尝勃根地产区的酸
17、度较高的黑皮诺葡萄(Pinot Noir)时更出色。图 2.6 不同产区的葡萄品种特制红酒杯2.4 设计初稿通过以上论述，作出红酒杯的初步设计。如图 2.7 所示。 （详见附录工程图）/图 2.7 红酒杯零件图主要尺寸:杯体高 1021mm，杯上身高 601mm，杯大肚直径 622mm，杯口直径 522mm，杯壁厚 30.1mm，杯腿高 303mm，腿粗 102mm，脚盘高 50.5mm，脚盘直径 491mm。考虑到本课题重点在通过实例操作进一步了解数控加工，故材料选用钢材。/3 红酒杯实体造型3.1 零件造型思路红酒杯形状比较规范，造型过程相对比较简单。可先作出红酒杯轮廓的截面曲线草图，再利
18、用回旋命令生成红酒杯实体，最后利用边倒角命令使杯口和底座光滑圆润。图 3.1 红酒杯红酒杯可通过以下步骤进行造型：绘制红酒杯轮廓截面曲线草图，利用回旋命令生成红酒杯实体，实体边倒角，隐藏实体多余轮廓线。 造型过程每一步骤的结果如图 3.2 所示。 图 3.2 红酒杯造型流程3.2 红酒杯实体造型3.2.1 新建零件文件在桌面上双击 UGS NX 6.0 的快捷方式，打开 UGS NX 6.0在工具条上单击“新建文件”按钮 。系统弹出新建文档对话框。选择新建文档的存放位置为盘， “文件名”为 hongjiubei， “文件类型”为部件文件（*.prt） ， “单位”为毫米，单击“ ”按钮新建一个
19、部件文件。3.2.2 绘制截面曲线的草图/进入草图状态。单击“起始”按钮 ，选择“建模”进入建模界面。再单击“草图”按钮 ，系统直接以默认的 XOY 平面为绘画平面，进入草图绘制状态。绘制截面曲线。利用草图工具栏上的“直线” 、 “圆弧” 、 “圆”等命令绘制截面曲线，利用“约束” 命令使各段圆弧光滑连接。完成以上操作后的草图图形如图 3.3 所示。图 3.3 截面曲线退出草图状态。单击草图工具栏上的“完成草图”按钮 ，退出草图绘制状态。3.2.3 利用回旋生成实体选择回旋功能。选择主菜单上“插入”“设计特征”“回旋” ，系统将弹出回旋实体特征向导栏。选择刚生成的草图，单击“自动判断的矢量”按
20、钮，选择草图上 CY 方向的直线。单击“应用”按钮，显示参数并自动生成回旋实体。确认生成实体。在图形预览确定模型正确后，在特征向导栏中单击“取消”按钮生成实体。生成的回旋实体如图 3.4 所示。/图 3.4 回旋实体3.2.4 实体倒圆角 选择倒圆角功能 。单击“边倒角”按钮 ，系统弹出边倒角特征向导栏。 选择实体上边界。在图形上选择回旋体的上底面的边界，在浮动菜单中输入“半径值=6” 。单击特征向导栏中的“确定”按钮生成实体圆角。 选择实体下边界。在图形上至上往下选择回旋体的四个下底面的边界，在浮动菜单中依次输入“半径值=6” 、 “半径值=2” 、 “半径值=2” 、 “半径值=6” 。单
21、击特征向导栏中的“确定”按钮生成实体圆角。结果如图 3.5 所示。图 3.5 完成实体倒圆角/3.2.5 隐藏实体多余轮廓线选择隐藏功能。选择主菜单上“编辑”“隐藏” ，系统弹出字菜单，选择隐藏选项，选择截面曲线和 XCYC 主平面，单击浮动菜单中的“确定”按钮完成操作。生成效果如图 3.6 所示。 图 3.6 完成实体多余轮廓线隐藏3.2.6 保存文件完成实体造型各个特征的建立后，选择主菜单的“文件”“保存” ，系统弹出 UGS NX 4.0 浏览器，选择需要保护的文件夹，并输入文件名“hongjiubei”单击“保存”按钮保存文件。/4 红酒杯编程加工4.1 加工工艺分析红酒杯零件的加工,
22、可按先进行零件内表面的粗、精车加工,后进行外轮廓的粗、精车加工的方式进行切削加工。加工时,相关参数的选择,直接关系零件的加工质量。主要参数有主轴转数、进给速率、刀具切入时的 S 进给速率、步距宽度和切削深度等。主轴转速一般根据切削速度来计算,公式:n=1000 Vc/d,式中 d为刀具直径（mm）,Vc 为切削速度(m/min),切削速度的选择与刀具的耐用度密切相关。进给速度关系到零件的加工精度和表面粗糙度,其计算公式为 F=nzf,式中n 为主轴转速（r/min）,z 为铣刀齿数,f 为每齿进给量(mm/齿)。在粗加工的时候需要留有 0.20.5mm 的精加工余量,通常采用比较节省时间的方式
23、；精加工则将粗加工的余量全部加工,选择的加工方式在达到要求的前提下采用时间较少的方式。表 4.1 所示为加工中工艺参数。加工方式 刀具选择 切削量 主轴转数 进给倍率切端面 外圆刀 / 800 0.2中心钻 / 200 /钻孔20mm 钻头 / 200 /粗车 内孔刀 1 300 0.15内轮廓加工精车 内孔刀 0.5 350 0.05粗车 外圆刀 1.5 800 0.2外表面加工精车 外圆刀 1 1200 0.08切断 切槽刀 / 400 0.2表 4.1 工艺参数4.2 分析零件图样，确定加工方案零件轮廓几何要素分析：红酒杯零件主要由直线、圆弧及曲线组成。考虑到加工所使用的数控车床没有曲线
24、插补功能，所以设计时红酒杯杯身的曲线部分采用圆弧相切的方式连接而成，各切点坐标已知。零件中各节点的坐标都已知，便于手工编程。/零件结构工艺性分析：红酒杯零件属于薄壁、细长的悬伸件。自身结构刚性差，易产生振动变形；承受切削和加紧能力差，易引起热变形。所以在切削过程中，必须采取适当的措施，如正确选择刀具和切削余量，合理安排加工工序，以减小和补偿形变，保证加工精度。精度及技术要求分析：通过以上对零件的分析，初步确定红酒杯的加工方案：零件毛坯采用钢材。机床采用 CYNC-400TA 数控车床，系统为 FANUC Series oi Mate-TC。刀具选择：外圆车刀、内孔车刀、切槽刀及中心钻、20mm
25、 钻头。夹具为三爪自定心卡盘。加工工序为先进行零件内表面的粗、精车加工，后进行外轮廓的粗、精车加工。进给路线采用 G00 快速引刀，G01 切点切入。内表面加工结束采用轴径向退刀，避免撞刀；外轮廓采用斜线退刀，提高加工效率。编程选择手工编程。4.3 零件材料分析金属材料的性能主要是指力学性能、物理性能、化学性能和工艺性能，其中金属材料是否易于加工成形的性能称为工艺性，如铸造性能、锻造性能、焊接性能、可切削加工性能和热处理工艺性能等。红酒杯加工，零件材料选用 45 号钢材。45 号钢为优 质 碳 素 结 构 用 钢 ,硬 度 不 高 易 切 削 加 工 ,广 泛 用 于 机 械 制 造 ，机 械
26、 性 能 好 。 模 具 中 常 用 来 做 模 板 ,梢 子 ,导 柱 等 ,但 须 热 处 理 。 45 钢 是 轴 类 零 件 的 常 用 材 料 ， 它 价 格 便 宜 ， 经 过 调 质 （ 或 正 火 ） 处 理 后 ，可 得 到 较 好 的 切 削 性 能 ， 能 获 得 较 高 的 强 度 和 韧 性 等 综 合 机 械 性 能 ， 淬 火 后 表面 硬 度 可 达 45 52HRC。 GB/T699-1999 标 准 规 定 45 钢 抗 拉 强 度 为 600MPa，屈 服 强 度 为 355MPa， 伸 长 率 为 16 ， 断 面 收 缩 率 为 40 ， 冲 击 功
27、为 39J。图 4.1 为 45 号 钢 工 件 毛 胚 。/图 4.1 45 号 钢 工 件 毛胚4.4 数控机床的选择数控加工技术是现代制造行业不可缺少的加工手段，数控车床是普及最广泛的一种数控加工机床，主要由车床主体、数控系统、伺服驱动系统、辅助装置等几部分组成。数控车削加工是在数控加工程序控制下，以工件旋转作主运动，车刀作进给运动的方式进行切削加工的。在车床上除了进行车削加工外，还可以进行钻削、铰削、和液压加工等。 红酒杯零件为薄壁、细长的悬伸件,适用数控车床加工。车床采用学校数控车实训室提供的 CYNC-400TA 卧式数控车床,系统为 FANUC Series oi Mate-TC
28、。床身上最大回转直径:400mm，过拖板最大回旋直径:230mm,最大工件长度:750mm,X轴最大行程:210mm,Z 轴最大行程:630mm,主轴头型号:ISOA2-6,主轴通孔直径:52mm,变速方式:无级,主轴转速:200300rpm/min,主轴电极功率:7.5kw,尾座套筒直径与行程:52mm、100mm,尾座锥度孔:MT4,刀架:四工位电动刀架,冷却电机:90w,冷却流量:20L/min,润滑电机:20w,润滑排量和时间:36mL/次、15min/次,电源电压:380V,相数:3,频率:50HZ,熔断器额定电压:50A,设备容量:20KVA,加工精度:IT5IT6。图 4.2 为
29、由云南机床厂云南 CY 航天数控机床有限公司出厂。图 4.2 CYNC-400TA 卧式数控车床4.5 工件的定位与装夹机械加工中必须使工件相对刀具和机床处于正确的位置，这包括工件在夹具中的定位、夹具在机床上的安装以及夹具相对于刀具和整个工艺系统的调整等工作过程。工件的定位能保证工件在夹具中占有正确的位置，对保证被加工表面的技术要求有着重要影响。夹具是以定位元件的工作面与工件的定位面接触或配合/来实现工件定位的。夹具能迅速把工件固定在准确的位置，直接影响加工的质量、操作者的劳动强度、生产效率和成本。任何工件在直角坐标系中都有六个自由度，要使工件在空间中有唯一确定的位置，必须限制这六个自由度。红
30、酒杯零件属于圆柱面定位，可用三爪自定心卡盘装夹。三爪自定心卡盘装夹方便，有自定心作用，适应性强，可缩短生产准备周期，成本低。但定心精度不高、夹紧力小。用三爪自定心卡盘装夹适用于生产中小尺寸、形状规则的单件工件。三爪自定心卡盘如图 4.3 所示。图 4.3 三爪自定心卡盘4.6 刀具选择与安装切削加工所得到的工件表面是由刀具的切削刃与工件作相对切削加工运动而形成的。切削运动分主运动和进给运动，主运动是直接切削工件上的切削层，以形成工件新表面的基本运动。一般速度最高，耗能最大，且主运动只有一个。进给运动是指不断把切削层投入切削的运动。进给运动速度较低，切削加工中可有一个或几个进给运动同时存在。切削
31、速度(Vc)是主运动的速度，数控车床的切削速度方向为工件圆周上选定的切线方向，大小为该点的圆周线速度。进给速度(Vt)是进给运动的速度。切削中要注意切削用量，包括切削速度、进给量和切削深度。切削过程是通过切削刀具来完成的，刀具的种类很多。数控车刀是应用广泛的切削刀具，主要由刀杆和刀头组成，刀头用于切削，刀杆用来装夹刀具。不同的零件加工中应根据需要选用不同的刀具，以满足加工要求。在红酒杯零件加工中主要要进行外圆和内孔的加工，所以应有合适的外圆刀和内孔刀。另外，中心钻和麻花钻用于打孔，切断刀用于零件加工成形后从毛胚上切断取下。刀架选用四工位电动刀架，分别装夹外圆刀、内孔刀和切断刀；麻花钻及中/心钻
32、装于尾座。加工中使用刀具如图 4.4 所示。图 4.4 加工中使用刀具4.7 编制数控加工程序红酒杯杯身的曲线部分采用圆弧相切的方式连接而成，各切点坐标已知。故可采用手工编程。加工程序如下：O0001;N1; （粗加工内孔）G99 M03 S400 T0101 F0.2； G00 X25 Z2；G71 U2 R0.5；G71 P10 Q11 U-0.3 W0.05 F0.15；N10 G01 G42 Z0 F0.1；X52.3867；G02 X51.1196 Z-4.285 R6.25；G03 X56.065 Z-26.2884 R116.7876；G03 X26.0412 Z-61.8762
33、 R41.852；N11 G01 G40 X0 F0.2；G00 Z50；X100；M05；M00；N2 （精加工内孔）M03 S800 T0101 F0.08；G00 X25 Z2；G70 P10 Q11；G00 Z50；X100；M05；/M30；O0002;N1; （粗加工外圆）G99 M03 S400 T0303 F0.2； G00 X75 Z2；G73 U26 R15； G73 P10 Q11 U0.3 W0.05 F0.15；N10 G00 X0；G01 G42 Z0 F0.1；X52.3867；G03 X56.978 Z-3.6682 R6；G03 X62.0639 W-26.9
34、964 R119.7876；G03 X27.7959 W-34.3942 R44.852；G02 X16.0404 W-28.9792 R22.8215；G02 X26.5447 W-3.0991 R6；G01 X33.5748；G03 X37.0389 W-1 R2；G02 X39.8816 W-0.9757 R2；G03 X48.4363 W-3.0773 R6；G01 X49.0922 W-0.574；N11 G01 G40 X75 F0.2；G00 Z50；X100；M05；M00；N2； （精加工外圆）M03 S800 T0303 F0.08；G00 X75 Z2；G70 P10 Q
35、11；G00 X100；Z50；M05；M30；/4.8 数控加工注意事项 红酒杯零件属于薄壁细长工件，加工中径向受力容易增大圆度误差和直线度误差。故应做到粗车时加紧力大，精车时适度减小夹紧力；孔内用撑杆支撑，使工件的承受力增强；刀具采用较大主偏角和刀刃锋利的车刀，选用切削用量时以减小切削力和切削热为原则，切削深度和进给量应减小。防止工件温度过高，工件受热伸长会引起弯曲变形，切削用量不宜过大，要注意充分冷却。如图 4.5 所示为加工零件内孔和外圆。图 4.5 加工零件内孔（左）和外圆（右）4.9 工件验收与质量误差分析 工件的验收主要指工件的尺寸测量。测量是将被测量与单位或标准的量进行比较，从
36、而确定其比值的实验过程，可由公式 L=q x E 表示。即被测量 L 与作为单位的标准量 E 比较，所得比值为 q。一个完整的测量过程包括测量对象、测量单位、测量方法和测量精度四个要素，其中测量方法指测量时所采用的测量原理、测量仪器和测量条件。红酒杯工件为单件，测量时采用直接手工接触性静态测量的方式。此外合理选择测量器具是获得所需精度的测量结果、保证产品质量、提高测量效率和降低费用的重要条件。红酒杯工件的测量主要是测量其各轴向的长度、外径值及内外圆弧圆度。因整体尺寸精度要求不高，故可采用实训室提供的量具，如图 4.6 所示。/图 4.6 测量用量具 红酒杯零件的成品经测量发现各轴向尺寸合格，杯
37、脚部分的径向尺寸也在控制范围内，但圆弧尺寸不正确，尤其是内圆弧误差较大。另外杯肚底因钻头钻的过深，留下明显凹陷部分。总结原因：主要是由于装夹时定位精度不高，加工内圆弧时因无法使用顶尖定位，使工件加工时振动强烈，影响精度。其次，刀具刀尖有磨损，也直接影响着工件的加工精度。 红酒杯零件成品如图 4.6 所示。图 4.7 红酒杯零件成品 /5 结论毕业设计是大学阶段最重要的课程，是大学三年所学的总结。我的毕业设计包括毕业论文的誊写和设计产品的数控加工。这一项理论联系实际的课程，使我摆脱了单纯的理论知识学习状态，进入到跟实际加工相结合的阶段。通过这次毕业设计，我初步了解了红酒杯的结构原理，可以按理论设
38、计简单的红酒杯；同时也了解了红酒、红酒杯的特性和历史，体会到了浓郁的红酒文化。在造型环节中，我使用了 UG NX4.0 和 AutoCAD 两款软件，前者用于红酒杯的实体建模，后者用来绘制二维工程图。在这过程中，我进一步了解和掌握了这两款软件的各个常用功能，也让我对没有接触过的新功能有了初步了解。在实际加工中，我充分运用了以往数控车床实训所积累下来的知识和经验，在指导老师的帮助下，顺利完成了红酒杯零件的加工。零件的各部分尺寸精度和表面质量都基本达到了设计要求。设计工艺方案制定的较合理，程序编制正确，实际加工过程顺利。毕业设计使我对产品设计、车床手工编程和数控车削加工都有了深入的认识。充分锻炼了
39、我运用所学知识，解决实际问题的能力；提高了我查阅文献，收集资料及电脑绘图等专业技能，并培养了我坚韧不拔的意志和严谨塌实的为学作风。论文中也不可避免的还存在着许多的不足，是需要进一步改进的，但这次的实物设计及加工确实给我留下了宝贵的实践经验。相信在今后的学习和工作中一定能给予我极大的帮助，让我勇于去挑战一切困难。/6 谢辞经过两个月的努力，毕业论文的写作到此已接近尾声。通过这次论文写作，我学到了很多东西。从资料收集到各方面材料的整理、从理论设计到实际加工，再完善理论，论文经过了反复的修改。这过程中我成长了许多，不仅增长了知识，各方面的能力也得到了极大地提升。论文的顺利完成，包含着众多人的帮助，首
40、先要感谢我的指导老师，论文是在老师的悉心指导下完成的。从最初的选题到最终论文完成，都是在老师的指导下完成的，倾注了老师大量的心血。刘老师除了要完成每日繁重的教学工作外，还要指导同组其他同学的论文写作，工作量很大。但每次老师都会安排出自己大量的休息时间来指导我们的论文写作，指导内容从论文的写作方向，精确到每个字的批改。在零件加工方面，老师也给于了我极大的帮助。这一切使我明白了为学所应有的态度和为人师表的含义。在以后的学习和工作中，我将继承和发扬这严谨塌实、热情负责的良好作风。在此，我谨向老师表示崇高的敬意和衷心的感谢！谢谢老师在我撰写论文的过程中给与我的极大帮助。 论文的顺利完成，同样离不开其它
41、老师、同学和朋友的关心和帮助。是你们积极的帮助，使我获取了大量宝贵的资料，制定了论文合理的研究方向。另外，要感谢在大学三年传授我知识的老师们，你们悉心的教导使我有了良好的专业课知识，这也是论文得以完成的基础。 再次感谢所有给于我帮助的老师和同学们，谢谢你们！ /参考文献1高楠.工业设计创新的方法与案例.北京.化学工业出版社.2005.102周飞、贾秀颖.金属材料与热处理.北京.电子工业出版社.2007.83沈建峰、虞俊.数控车工（高级） .北京.机械工业出版社.2006.94浙江省教材委员会.浙江省职业技能鉴定指南（技师/二级).浙江.浙江省职业技能鉴定中心.2007.75张桂香.课程综合设计
42、.北京.机械工业出版社 .2007.1/附录 A 机械加工工序卡片机电工程学院 机械加工工序卡片 产品名称 红酒杯零件设备名称 设备型号 设备编号 加工件数卧式数控车床 CYNC-400TA 03 1工步号 工步内容 工艺装备 主轴转速 r/min 进给倍率 mm/r 背吃刀量 mm 工步工 时min01 切端面 外圆刀 800 0.2 / 1002 中心钻钻孔 中心钻 200 / / 503 20mm 钻头钻孔 20mm 钻头 200 / / 1504 内表面粗加工 内孔刀 300 0.15 1 3005 内表面精加工 内孔刀 350 0.05 0.5 3006 外表面粗加工 外圆刀 800
43、 0.2 1.5 3007 外表面精加工 外圆刀 1200 0.08 1 3008 切断 切槽刀 400 0.2 / 10/附录 B机械加工工艺过程卡机电工程学院 机械加工工艺过程卡工 时工艺装备工序号 工序名称 工步 工 序 内 容 设 备夹 具 刃 具 量 具01 切端面 1 端面平整及方向对刀 CYNC-400TA 卧式数控车床 三爪自定心 卡盘 外圆刀 /02 中心钻钻孔 2 打定位孔 方便钻头钻入 CYNC-400TA 卧式数控车床 三爪自定心 卡盘 中心钻 /03 20mm 钻头钻孔 3 钻深度 70mm 的孔 CYNC-400TA 卧式数控车床 三爪自定心 卡盘 20mm钻头 游标卡尺04 内表面加工 4 内表面粗加工 CYNC-400TA 卧式数控车床 三爪自定心 卡盘 内孔刀 千分尺游标卡尺05 内表面加工 5 内表面精加工 CYNC-400TA 卧式数控车床 三爪自定心 卡盘 内孔刀 千分尺游标卡尺06 外轮廓加工 6 外表面粗加工 CYNC-400TA 卧式数控车床 三爪自定心 卡盘 外圆刀 千分尺游标卡尺07 外轮廓加工 7 外表面精加工 CYNC-400TA 卧式数控车床 三爪自定心 卡盘 外圆刀 千分尺游标卡尺08 切断 8 工件长度 102 处切断 CYNC-400TA 卧式数控车床 三爪自定心 卡盘 切槽刀 直尺3H/
