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国家高技能人才培训工程课程脚本数控加工素材与案例库第二届全国数控技能大赛决赛实操试题JB-02点评金福吉简单介绍1、2006大赛试题概述针对下面照片简述：车、铣、加工中心试件照片实操命题的指导思想是：通过实操试题，反映出当今数控加工应用领域，最普遍、最具代表性的高速、高效、高精加工理念。结合国内相关行业典型零件特征，同时借鉴国外数控加工流行做法，编制出实操考试中试题。在试题中，突出带有考试和选拔色彩，试题即有加工难度，又有较大工作量，同时具备零件典型特征。为了体现数控机床特点，实操试题中，突出了多工序、多加工部位等特点，目的是通过实操试题考试，有利考察、选拔优秀高技能型人才。JB-02是职工组的一套加工中心试题，试件加工项目有：平面、腔槽、孔类、异形面、螺纹和配合加工在试题中都有体现。为了体现数控机床加工特点，试题中尽可能包涵了较多的知识点和技能点。本套试题试件外形为圆弧状，外形不规则，借鉴了某些航天产品零件特征，零件属异形零件，装夹、定位、加工都有难度。试题包含两个零件，零件毛坯外形已经预加工完成，选手需要在完成两个零件各自加工内容的基础上，实现零件之间的三种装配，配合层次较多，控制尺寸较多，三重配合是本次实操考核一个重点，在总评分中占有很大比重。其目的是考察选手，对数控加工互换性的理解，加工精度在试题中也加大了考点，有尺寸精度，有位置精度和配合精度，配合精度中，既有加工配合精度，也有和已成型尺寸的配合精度，对选手的综合能力是个全面检验。2.JB-02试题图纸与工艺分析本套试题图纸有6张，分别是毛坯图、轴侧图（JB-02-00）、装配图（JB-02-01）、零件1国家高技能人才培训工程课程脚本数控加工素材与案例库图1（JB-02-02）、零件图2（JB-02-03）、节点坐标图（JB-02-04），图纸可读性好。毛坯材料为45钢，两件毛坯由园料加工成形，其圆弧外形尺寸由车加工保证，其余各面铣削和磨削完成，外形已到尺寸，不需要加工，选手主要完成考核项目精加工。展示装配后实体模型：2.1试件1图纸试件1是本套试题关键试件，试件外形借鉴了某些航天产品零件特征，上半部外形2国家高技能人才培训工程课程脚本数控加工素材与案例库为圆弧状，装夹、定位、都有难度。试件上部加工内容包括：用已成形的圆弧面和左右对称的凸台，及上下结构的腔槽相互衬托，再加上凸出的球面和独立的螺孔，形成了类似模具结构特征的零件。试件上部加工是关键。试件下部有圆弧状槽形和十字槽形。这部分结构借鉴了凸轮和联轴节结构，试件下部两侧有近似机床平导轨特点的部位，完成试件1加工需要选手有熟练加工技能、宏程序编制能力和掌握螺纹铣削方法。试件多重结构和加工方法多样化，使试题更加新颖。2.2试件2图纸试件2上部外形和试件1下部两侧滑动配合部位，借鉴机床导轨特征，又有铰链和模具滑块等零件特点。试件2需八次装夹才能完成全部加工。加工内容包括：台阶平面、圆弧面、异形腔槽、精度较高的坐标孔等部位。试件下部有需要借助组合夹具才能完成加工的V形面。完成零件2加工，需要选手有较高的工艺水平和丰富加工经验。2.3试件配合三种形式3国家高技能人才培训工程课程脚本数控加工素材与案例库本张轴侧图给出3种装配模拟图，包括5个装配视角。装配1有上下两个视角图，其配合方式为滑动配合，配合部位为零件1侧向滑轨与零件2两侧滑槽，其余部位无干涉。选手在完成两个零件加工内容的基础上，还要实现试件之间的三种装配，配合尺寸和层次之多，是历届数控技能大赛没有的，三重配合是本次实操考试中一个亮点。配合精度中，既有自加工配合精度，也有和已成型尺寸的配合精度，配合条件是多重的，配合精度是对选手的综合能力的全面检验。配合件精度要求：试件1和试件2，配合精度如下：第一种配合，其尺寸应满足图纸要求（56±0.05）A处配合间隙≤0.03mm；第二种配合，其尺寸应满足图纸要求（）B处配合间隙≤0.03mm；2.005.052++第三种配合，C处配合间隙0.1～0.3mm。●第一种配合技术要求（滑动配合）如图所示，装配后主要控制A处间隙（≤0.03mm）和1、2面距离（56±0.05）。由于A处为唯一的主配合面，所以其间隙值重点体现在加工中的精度控制，即两侧滑槽和滑轨的尺寸一致性上。4国家高技能人才培训工程课程脚本数控加工素材与案例库2面为已加工面，1、2面的距离保证需要单个尺寸公差带的控制。本配合的保证的前提是滑动配合，为了减少配合难度，本配合没有滑动配合通常要保证的轴向要求。播放配合动画●第二种配合技术要求（插配合)如下图所示，配合后主要控制B处间隙（≤0.03mm）和1、2面距离（）从配合透视图可以看出，配合2为插配合，有三重配合要素。2.005.052++①B处为主要配合，其圆弧配合为毛坯提供圆弧面与本序加工圆弧面的配合，保证此项配合需要，，在零点设置、圆弧面测量、对称加工等方面有较高要求。圆弧面配加工，要有控制圆弧面加工精度的技能。②定位销参与配合，增加加工难度，需要零件加工中要有较好的工艺性。③两侧面配合也是配合要素之一，由于对其间隙没有特殊要求，可采用配加工方式实现。本配合为3种配合中难度最大的一种，而①②两项配合要素又相互制约，其中一项保证不了，另外一项很难保证。播放配合动画5国家高技能人才培训工程课程脚本数控加工素材与案例库●第三种配合技术要求(面、面配合）配合3从结构上看起来比较简单，但实现起来难度也比较大，这是典型的V型与圆弧配合，圆弧为已加工面。考核重点是零件2的V型结构的角度控制和尺寸加工精度，以及配加工能力。图纸中给出的70.157的1、2面距离尺寸，由于测量起来有难度，仅作为参考，不作为考核。由于提供了组合夹具没有角度精度要求。播放配合动画装配图纸（JB-02-01）：6国家高技能人才培训工程课程脚本数控加工素材与案例库节点坐标图（JB-02-04）节点坐标图中给出了所有需要计算的节点，供选手编程加工使用，主要是为了节省选手的计算时间，增加加工时间。3．实操试题考点总结JB-02试题考点和难点主要体现在：●试件外园弧外形，装夹、定位、测量都有难度。●园弧面上加工部位，特别是球面加工，在编程加工有技巧。●试题中有M12×1.25左旋螺纹和M20×1.25右旋螺纹加工项目，并提供螺纹铣刀，要求掌握两种螺纹铣削方法。●三种配合是本套试题中考核重点。配合中既有自加工尺寸配合，也有和已成型尺寸的配合，配合要素是多重的。●试件加工突出了多工序、多加工部位特点，两件共需装夹12次才能完成全部加工项目。●加工难度是我们要引导的方向，较大工作量是为了考察选手技能水平。综合看来，本套实操试题由以下几个显著的特点：3.1突出考核工艺能力数控技术发展至今，已日趋成熟，能够从各省市的选拔赛中脱颖而出的选手，基本代表了当地数控实操应用的最高水平。第二届全国数控大赛不论从试题难度还是选手水平上，都比两年前的第一届全国大赛有较大幅度的提高。在现代数控加工理念中，制定有效的加工工艺是数控从业者的必修内容。所以，本次大赛将工艺过程的考核列为重点。7国家高技能人才培训工程数控加工素材与案例库8课程脚本3.2突出配合要求本套试题为三重配合，配合尺寸较多，配合加工难度大，这主要检验选手的实际加工经验和实践技能，需要在清楚地阅读图纸的基础上，分清零件的主要尺寸与次要尺寸，选择合理的加工和装配基准，合理运用自为基准和互为基准的原则，在保证尺寸精度的基础上，完成最合理的装配加工与装配要求。3.3用简单的图形要素组成相对复杂的零件结构一般零件是由几何要素、工艺要素和功能要素组成。分析本套试题，不难发现，复杂的零件结构都可以分解成若干个简单的图形要素，单一图形要素是日常加工中反复重复的内容。试题中没有复杂的曲线与特殊的结构，但所有要素组合在一起，就形成了对工艺性和互换性要求非常高的复杂结构零件。分析本套试题，不难发现，每项图纸要素的分解，都是一个简单的图形线条，均是日常加工中大家反复重复的内容，没有复杂的曲线与特殊的结构，但所有要素组织在一起，就形成了对工艺性与互换性要求极高的复杂结构零件。3.4强调精度加工：在现有比赛设备的加工精度基础下，本次比赛强调对精度的控制，一些尺寸精度可达到IT7级，同时强调精加工，本次比赛的毛坯总体为一圆一方两件结构，毛坯外形已加工到位，零件加工中的金属去除率普遍较小，主要是为了减少简单的粗加工切削时间，让选手把主要精力用于对精加工尺寸的控制和工艺与装配要求的符合性控制，以便在有效的时间内让选手有更全面和真实的发挥。3.5紧密围绕生产实践：本套试题的要素取材是与加工实践紧密结合的，参考了国内航天、汽车、机电、模具等行业零件的典型特征，提取了其中部分典型要素，加以变型。另外，试题本身也包含了实践中平面、腔槽、孔系、曲面等典型加工要素体征。下面几个模具产品中零件配合具有的滑块和鑲件结构特征，见照片：国家高技能人才培训工程课程脚本数控加工素材与案例库3.6层次感分明，零件可视性好：虽然加工中材料的去除率不大，但本届比赛零件还是具有较明显的层次感，一般层次在三层左右，使零件的特点明显，层次分明，可视性好，工艺性强。同时，配合的层次增多，使零件的加工难度增大，综合协调难度大。3.7试题涵盖多项新的工艺方法包括V型面的加工，即角度斜面加工，引进了“兰新特”组合夹具；螺纹铣削加工，明确了螺纹加工的工艺性；在刀具使用中再次选择了英格热装刀柄，侧固刀柄，整体式钻夹刀柄，强力夹套刀柄和普通弹簧夹套刀柄，目的是加深选手对各种刀柄性能的理解。综上以上特点，本次比赛可以说对选手有了全新的要求，要求选手具有较强的综合实力，较好的实践加工经验和理论基础，较高的数控应用水平和工艺能力，是对国内现阶段数控应用水平的一次比较全面的检验。9国家高技能人才培训工程课程脚本数控加工素材与案例库本次比赛推出螺纹铣削这一加工考点，着重强调螺纹铣削工艺，在加工M20×1.25右旋螺纹时，试题提示选手，编制切入/切出加工程序段，应选择螺旋线插补方式。由于选择刀具直径为φ6，试题中规定了切入/切出中进给速度。螺纹铣削示意图见下图：4．参赛选手应具备的技能本届数控技能大赛实操试题重点，是考核选手工艺能力和工艺水平，主要体现在：选手要能适应各种不同形式零件加工；能快速进行工件定位、装夹、找正；能在较短的时间内编制应试工艺；能熟练编制加工程序；能快速进行程序输入；能灵活的使用刀具；10国家高技能人才培训工程数控加工素材与案例库11课程脚本能准确的验证程序；掌握快捷的加工方法；能及时的进行工件自检，具备加工精度自我评定能力。围绕工艺考点，实操试题中突出了加工精度和配合精度在试题评分中的比重。试件外形尺寸小，粗加工量少，但加工部位多，加工精度高，对选手综合素质是个考验。4.1快速装夹本届比赛试题加工难度大，有的零件仅装夹找正一项就达12次之多，选手要有熟练操作机床的能力和灵活运用数控系统功能的水平，最大限度的提高加工效率，才能在规定的6小时之内完成加工。实操比赛是数控大赛最重要的一项赛事，要求选手，在规定时间内完成试件加工。赛场上比的是速度、效率和质量。●装夹工具：包括平口钳、组合夹具等。要求选手熟知快捷使用方法。选手要有槽系列组合夹具和孔系列组合夹具概念。试题中有斜孔和角度加工部位，特别是V型面加工，要求选手能熟练使用组合夹具，进行特殊部位加工。●找正：能熟练使用杠杆表、基准检棒、寻边器等检测工具。●夹紧：保证工件装夹时变形最小。要掌握夹具上起始位置和分度等操作。●零点设定：试件装夹方向要和图纸方向一致，要遵循基准统一原则。工件零点设定有两种方法，一种是基准推算法，另一种是对称设定法。Z轴零点设定还要方便工件尺寸测量。装夹注意：工件夹紧，由于采用精密平口钳夹紧，夹紧力很有限，粗加工时，工件容易产生微量位移，为保证位置精度，粗加工结束后，应再一次验证工件零点后，再进行精加工。根据先面后孔原则，先进行型面精加工，最后加工坐标孔。这种做法有利保证型面和坐标孔间位置精度。这样在配合中可以防止型面和坐标孔间产生干涉现象，保证配合精度实现。4.2准确编程●小模块化程序结构，掌握主程序、子