数据加工范文

导语：如何才能写好一篇数据加工，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

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为了能够给信息获取人提供最佳的内容获取决策，我们得将数据变得更加“聪明有用”，通俗来讲，企业需要能够对用户产生的每个数据进行统计、分析与开发，并以此帮助用户做出决策，这就是大数据的加工。

大数据加工的三种方法

首先我们得明白，我们得到的大数据其实是来自不同渠道的数据组合而成的，要把这些数据整合在一起，才可以发现有用的信息。但是，这个“整合”可不是一件容易的事儿。下面我们来了解一下常见的大数据“加工”方式吧。

相似关联，这种加工方式并不难理解，专业的说法叫“协同过滤”，就是要收集大量的用户浏览记录，通过相似行为进行关联推荐。比如说，我们通过大数据给两个同学贴标签，包括“性别、年龄、喜欢的颜色、喜欢的明星、爱买的东西、爱去的地方”等，然后发现A和B的标签有很多相似，我们就可以将A喜欢购买的东西推荐给B。

由于这种加工方式简单，逻辑清晰，可行性强，它被大多数企业采用，例如今日头条、天天快报等都是采用的这种算法，但它也存在缺陷。由于获取数据的手段有限，有时候并不能真实的反应出用户对信息的需求，很容易让用户深陷在自己的“兴趣爱好”当中，很难扩展。

隐式搜索，这一算法模式看起来高端，其实分开来看就简单多了，其核心内容为“搜索”，比如你在某个软件上搜索了关键词“科学”，那么该算法就会在大数据中挑选关于“科学”这一次的相关信息数据主动推送给你，同时获取你的兴趣数据。而所谓的“隐式”其实就是根据关键词“主动”推送的意思。

这一“加工”大数据的方法是建立在搜索引擎普及之后的，与“相似关联”类似的是，不同的人搜索相同的信息有不同的目的，而不同的时间地点搜同样的信息也有不同的目的，用同样的标准衡量用户行为，容易产生误判。但这种算法相比“相似关联”仍有一定优势，“相似关联”只能通过自身的标签做推送，相比而言“隐式搜索”能扩展的范围会更大。

社群+鼍埃这一加工的手段相对前两个来说更智能，这也是目前所有加工算法的发展趋势，它对所加工的“大数据”要求能达到“矩阵”的规模，也就是说数据的规模要更大更多。目前能真正做到“社群+场景”的加工算法的只有少数几家互联网巨头。

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单表数据分析

面对电子表格中单张工作表中的数据，人们常常会根据实际需要，综合运用计算、排序、筛选、汇总、图形化等手段，深入分析这些数据。有时，还需要根据不同的需求对工作表中数据进行多角度的分析。如果将每种需求的分析结果都制成新的工作表则比较麻烦，这时可以使用“数据透视表”来解决。

1.单表深入分析与案例

通过对单张工作表中的数据进行统计与深入分析可以得到某种结论，并因此生成新的应用需求，或对未来可能出现的状况进行预测。

例如，体育老师为了挑选篮球兴趣小组成员，分析了“学生信息表”中的数据，并特别关注了全班学生的“身高”与“体重”两项数据（如表1）。笔者让学生从“体育老师”的角度去观察数据并思考（观察“身高”与“体重”数据是为了挑选篮球队员），看有没有其他发现？

从表中信息，笔者联想到了“BMI指数”，即常用衡量人体胖瘦程度以及是否健康的一个国际标准。于是，笔者统计了全班的“BMI指数”，并分析了全班学生的体质状况。结果发现，全班超过半数的学生都有体重超标的现象（如下页图1）。据此，笔者建议班主任要鼓励与组织相关学生多进行有氧运动，以减轻体重。

随后，笔者指导学生总结：通过对数据统计与分析，发现体重超标的现象，并以此为依据预测相关同学发生相关疾病的风险可能增加，这就是开展预测。班主任在体育老师的建议下，开展相应的活动，倡导学生加强锻炼，增强体质，这就产生了新的应用。当然，还可以引导学生继续观察数据，看能否有新的发现或想法，开拓其思维并提供实践的机会。只要学生提出的猜想与假设是合理的，都应给予鼓励，帮助他们建立利用数据的意识。

2.数据透视表

数据透视表是一种交互式的表格。用户可以根据不同的分析目标，动态地安排行、列、数据以及页区域的内容，从而轻松实现数据的多角度分析与需求。

例如，对“班费使用记录表”中的数据进行多角度分析（如表2）。学生可以根据自己的意图来自由安排行、列项，从而实现对相同数据的多样性分析，如可以分析不同班委使用班费的总额，或某月所有班委使用班费的总额等。如果分别建立工作表进行分析统计会比较麻烦，而使用“数据透视表”则更高效。

首先，创建针对“班费使用记录表”工作表中数据的数据透视表。具体步骤如下：①选择工作表中A1∶F22单元格；②单击“数据”菜单下的“数据透视表”，在弹出的对话框中，选择“新工作表”，将创建的数据透视表放置在新工作表中；③单击“确定”，完成创建。接着，在创建好的数据透视表上，根据需求将字段列表区中的字段拖放到数据透视表中的行区域、列区域、数据区域与页区域中，进行多角度的分析，结果会直接呈现在工作表中。例如，想了解各班委使用班费的总额，可以将“负责人”字段拖至“行区域”，将“金额”字段拖至“数据区域”，结果会在工作表中显示（如图2）。如果用“分类汇总”方法也可以完成这一任务，但用数据透视表来实现更为方便。另外，放在页区域中的字段，也可以作为透视表中已有数据的筛选条件。例如，将“月份”字段放置在页区域，则可以通过下拉菜单选择具体月份，对下面的所有数据进行筛选。

多表数据分析

在使用和处理数据的过程中，经常需要将多个工作表中的数据联合起来综合分析，即多表联合分析。有时还需要将多张工作表，甚至是不同工作簿中的工作表中的数据联合起来统计，此时，可以运用电子表格中的“合并计算”来完成操作。

1.多表联合分析与案例

数据统计后，发现、分析问题，并针对问题通过分析与之关联的数据寻求答案或解决方案。

例如，班主任在统计了班费使用金额后，发现总花费超出了预算。在不减少活动次数又不超出总预算的情况下，如何调整班费使用方案呢？此设计的目的在于，让学生在“问题”的指引下，对多张工作表中的数据进行综合分析，从而找到解决问题的对策。

教师可以引导学生逐步展开如下分析。首先，了解各月班费使用情况的比例，发现11月份的花费最高；其次，分析11月份各项活动的具体花费情况，发现生日礼物花费最高；最后，围绕生日礼物花费分析并横向比较，发现11月份在生日礼物上的花费是整个学期中最高的。为了寻找原因，可以将“学生信息表”与“班费使用记录表”中的数据进行联合分析，发现11月份过生日的人数最多。若想削减班费开支，可以考虑降低生日礼物人均费用标准。

本例中，既有对单个工作表单字段数据的比例分析与多字段数据的横向比较，又有对多张工作表关联数据的联合分析。将“学生信息表”与“班费使用记录表”中多个字段的数据联系起来分析、寻找11月份班费使用较多的原因（如上页图3）。学生在完成任务的过程中，可以体会到将不同工作表中数据联系起来分析的重要性，从而建立数据是有关系与结构的意识。

2.合并计算

合并计算可以将多表中的数据，以单行（单列）为条件进行统计汇总。合并计算，首先需要选定结果存放的位置（新工作表或某源数据所在的工作表）；其次确定汇总选项（求和、平均值等）；再次分别选定需要合并统计的数据源；最后确定合并条件完成合并计算。

例如，了解一学期各班委经手的费用情况（除了班费外还有班级图书馆活动中产生的相关费用，如表3）。要完成此任务，学生必须将班委在不同表中各自经手的费用进行统计并相加，这无疑是比较繁琐的，从而自然引出“合并计算”。

因此，可以将“班级管理”工作簿中“班费使用记录表”工作表中的“负责人”“金额”数据，与“班级图书角管理”工作簿中“班级购书信息”工作表中的“购买人”“金额”数据进行合并计算。具体步骤如下：①分别打开“班级管理”工作簿和“班级图书角管理”工作簿；②打开“班级管理”工作簿中的“合并统计”工作表，选定A2单元格；③单击“数据”菜单下的“合并计算”（如图4）。

在合并计算对话框中确定“函数”为“求和”。在“引用位置”通过点击按钮，选择“班级管理”工作簿中“班费使用记录表”工作表中的B2∶C22单元格，返回后再用“添加”按钮添加至“所有引用位置”。

用类似的方法，也可以将“班级图书角管理”工作簿中“班级购书信息”工作表中的C2∶D9单元格数据添加至“所有引用位置”。勾选对话框中的“最左列”，单击确定，完成合并计算（如上页图5）。

合并计算时需要注意两点：一是合并的数据源结构必须相同，本例中的“负责人”“金额”与“购买人”“金额”的数据结构是相同的；二是要明确合并条件，如果选择“首行”表示按第一行的内容进行分类合并计算，选择“最左列”表示按第一列的内容进行分类合并计算。合并计算的运用可以让学生建立将数据结合起来分析统计的意识。

课程内容建设的两点思考

“表格数据加工”单元中单表的深入分析与多表的联合分析，以及数据透视表与合并计算知识点的引入，都属于课程内容一个具体方面的建设与拓展。关于课程内容的建设，笔者有以下两点思考。

1.课程内容建设应聚焦于学科核心素养的挖掘

一线教师应当摆脱已有教学经验的束缚，不断思考课程的核心价值与教育意义，并结合学生的发展目标，尝试提炼本学科的核心素养。同时，在已有专家的研究结果上努力开展教学实践。在“表格数据加工”单元中，笔者尝试从单纯软件工具的教学向“数据分析”教学内涵的推进，进一步思考数据之间的关系与结构，并上升到数据管理的思想层面。这其实可以归类在“信息技术课程核心素养框架”的主题中。[2]站在学科思维的高度，教师可以从对象管理的角度，对“表格数据加工”单元进行整体的设计与安排，如在“数据录入与修改”部分介绍“对象”“属性”的概念，在“规划表格”部分强调“对象”与“属性”的应用，在“公式、函数、筛选、排序、图表”的案例教学过程中逐步引入数据的关系与结构。强调数据的应用实际上也是引导学生关注关系与结构的问题。从对象管理的主线出发，安排数据管理的内容，不仅可以与小学阶段的“文件管理”相关内容衔接，还可以为高中阶段数据库的学习奠定基础。

2.课程内容建设应服务于学科核心素养的实现

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Abstract： The test data of the key size of truck frame machining is processed and analyzed by the combing statistics to find the regularity of errors， determine the nature and category of the error and put forward the suggestions for improvement.

关键词：加工误差；构架；数据处理；误差分析

Key words： machining error；framework；data processing；error analysis

中图分类号：TH161 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2016）07-0142-03

0 引言

转向架是列车系统的重要组成部分，起着支承车体、增加车辆载重、传递牵引力和制动力、减小振动和冲击、保证车辆安全运行的作用。而转向架构架又是固定转向架上各种设备的基础，起着传递牵引力及制动力、承受垂向力等作用[1]，转向架构架作为一个钢板和铸件组焊的构件，其生产流程历经多次焊接、调修、探伤、机加工，工艺比较复杂。在生产实际中，影响其最终加工精度的因素往往是错综复杂的，这里面既可能有机械加工方面的原因，也可能有工装定位、焊接及检测工艺方面的原因，因此很难用传统的单因素分析法来分析计算某一工序的加工误差。

为此我们根据批量的实际加工的检测结果，运用数理统计的方法对测量数据加以处理和分析，其目的是发现误差出现的规律、判明误差的性质及类别，为避免误差问题和解决误差提供理论依据。

1 加工误差的性质分类

各种单因素的加工误差，按其性质的不同，可分为系统性误差和随机性误差两大类，一般分为：常值系统性误差、变值系统性误差、随机误差几种，对应的影响因素见图1所示。

2 加工误差的统计分析法

构架加工过程中，影响其误差大小的因素种类繁多，加工工序较为复杂，为了更加贴合构架加工实际情况，这里我们采用统计分析法来研究其加工精度。统计分析法是以现场观察所得资料为基础的，主要采用分布图分析法（直方法）和点图分析法（单值点图、样组点图）。

我们以构架特性分级中的侧梁关键尺寸（1940±0.5）为例进行分析，根据68个构架实际加工的3D检测测量结果进行加工误差的数据分析。

3 统计分析计算

3.1 直方图 以工件尺寸（或误差）为横坐标，以频率密度为纵坐标，就可作出该批工件加工尺寸（或误差）的实际分布图，即直方图，我们将四个部位的尺寸分别做出直方图如图2所示。

图中参数含义如下：

Xmin――样本尺寸的最小值；Xmax――样本尺寸的最大值；X均――样本均值x；Xm――样本尺寸的公差带中间值。

由直方图可以直观地看到工件尺寸或误差的分布情况，但要进一步研究特定工序的加工精度问题，还要研究理论分布图。

3.2 单值点图 按加工顺序逐个测量一批工件的尺寸，以件序号为横坐标，工件尺寸（或误差）为纵坐标，作出的图形即为单值点图（如图3所示）。单值点图反映了每个工件尺寸（或误差）与加工时间的关系。

点图的上下限曲线间的宽度表示每一瞬时的尺寸分散范围，也就是反映了随机误差的影响。图中上下两条控制界限线（图中用实线表示）和两极限尺寸线（用虚线表示）可作为控制不合格品的参考界限。

3.3 样组点图 为了能直接反映出加工过程中系统误差和随机误差随加工时间的变化趋势，实际生产中常用样组点图来代替单值点图。目前广泛使用的样组点图是图。其中代表均值，它控制工艺过程质量指标的分布中心，代表极差，它控制工艺过程质量指标的分散程度。如图4所示。

在点图上作出中线和上下控制线后，就可根据图中点的分布情况来判别工艺过程是否稳定（波动状态是否正常），判别的标志见表1。

4 误差统计分析结果

4.1 分析结果 运用上述介绍的方法，我们对分析所得出的结论进行了统计分析，其分析结果如表2。

4.2 误差原因初判 从直方图中可见因Xm和X均基本重合，所以可排除常值系统误差的影响。因前三项呈现偏态分布，且X点图中均有点子超出控制线，前3个测量基点的曲线走势呈上升趋势，这说明分布中心不稳定，存在变值系统误差，误差产生的具体原因需借助因果分析图进一步确定。

4.3 误差原因详细判定 现应用排除法和因果分析图对误差原因详细判定如下（本尺寸的因果分析图如图5所示）。

①因该测量尺寸为加工所得，所以“毛坯误差”可排除。根据3D检测工艺要求，构架是在恒温存放后进行测量的，且在加工前进行了退火工艺处理，那么“残余应力引起的变形”也可排除。②该尺寸是侧梁上的一系定位座孔距，在数控机床上加工时，“刀具磨损”不仅对孔径大小有影响，对孔的形状也有影响，从而导致3D测量结果发生变化，所以此项因素不能排除。③虽然从直方图和点图的分布上看，表面上存在热变形误差，但应注意到，68副构架是在不同的天数内加工完成的，且多数构架加工的间隔时间较大（通常为1天或几天），时间跨度也较大，所以变值系统误差中的“机床夹具刀具热变形误差”可以排除。

因构架是在加工中心上一次装夹完成加工，故“多次调整的误差”也可排除。

4.4 结论 ①综上，可能的误差类型为随机误差中的以下几项（按出现的可能性大小由大到小排序）：定位误差：分析如果工装左右两个调节力先后施加，可能造成夹紧前构架基准与夹具定位面不能密贴，由此产生定位误差，从而使构架加工发生偏转，也容易产生外侧尺寸出现下限超差。②夹紧误差：通过进一步对构架夹紧状态进行有限元分析发现当Y向调节力较大时，调节力引起的反弹变形是造成尺寸下限超差的主要因素。③回弹变形：切削力作用下导致的回弹变形，如图6，回弹后尺寸将会减小。④刀具磨损。

4.5 改进建议 ①工人在操作时必须确保定位螺钉与夹具定位面的密贴。②进一步明确规定X、Y向调节力的大小，此力不能太大，否则会造成加工前因调节力过大引起构架的弹性变形，加工后出现回弹，引起尺寸超差。③将定位调节力的作用位置进行适当调整，可有效降低尺寸超差情况的发生。④重新考虑调整夹紧力的大小和作用点，特别是调节装置与构架接触部位可适当增大接触面积。⑤操作员在进行3D检测打点时，需严格执行工艺要求，打点位置应准确且有规律。

参考文献：

[1]严隽耄，傅茂海.车辆工程[M].三版.中国铁道出版社，2009.

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关键词：机械模具；数控加工；制造技术

在各类工艺设备制造过程中，模具是基础，可以促进一个国家工业的发展，各行各业也都需要借助模具制造。模具所使用的材料硬度较大，精度较高，结构和型面复杂，在制作过程中，需要提高制造效率。所以，模具的制造周期非常短，对相关的技术要求很高。在传统的模具制造和加工中，由于受机械设备的限制，模具加工效率低下，且精度不能保障，工艺水平较低，对很多产品的质量造成了不良影响。针对上述问题，要不断完善数控加工制造技术，以提高模具加工的精确度和效率，才能不断提升生产效率。

1机械模具数控加工的基本要求

1.1明确产品的基本特征

模具的制造一般是单件生产的方式，每一件模具都有自身特征，在具体生产环节中，常常在开模中出现重复情况。所以，在运用数控编程和机床控制过程中，对这两项技术提出了更高要求。如果模具具有很复杂的结构，那么应该借助其他辅助软件进行加工，才能完善整体的加工效果。

1.2全面了解模具制造开发的各种不确定因素

进行模具设计过程中，最主要是产品开发。设计中不能直接呈现最终产品，所以进行模具开发时，开发的时间具有不确定性，且开发的数量也具有随机性特征。因此，模具设计人员在平时的工作中应该不断完善自身的随机应变能力，在工作中灵活处理这些不确定性因素，从而应对随机性问题，在设计过程中积累丰富的经验。

1.3尽可能减少误差

在机械模具数控加工过程中，精确度非常关键。所以，模具加工中应该采取措施降低误差的产生率。模具加工人员进行加工的过程中，要不断完善自己的加工方式，实现精细化的操作行为，防止各类误差的产生。如果在模具加工过程中不能很好地进行误差控制，产品的质量就会存在问题。

1.4严格规范机械加工

一般情况下，模具的内部结构非常复杂。所以，进行机械加工过程中，常常出现不彻底的问题。在机械加工中，常常借助辅软件，通过模拟加工过程，再进行模具加工。在一些特殊的模具加工中，要借助电火花进行。这项加工技术的流程并不复杂，且可以高效完成加工的所有过程。加工过程中，不需要大量借助机床，且可以保障模具的质量。

2国内模具制造技术的回顾和发展

我国的模具生产开始于20世纪初，一直到现在，模具制造实现了高速发展。在较短的时间内，我国已经自主研发了很多数控机床。我国在加入世界贸易组织后，对外贸易发展非常迅速。国外很多先进的数控机床技术引入我国，我国也开始购买国外先进的数控机床，这在一定程度上促进了我国数控加工设备的发展。各类完善的数据机床在模具生产中广泛运用，使模具制造获得了技术支持，其发展进入了一个新的领域。借助CAD和CAM设计，完善了模具的仿真加工。在仿真过程中，可以发现模具在设计中存在的不足，从而可以改进方案，节省大量的生产时间。但是，目前我国的数控加工技术与发达国家还存在一定差距，很多大型的模具制造水平还存在局限性，不能达到发达国家的水平。

3模具制造中机械模具加工制造技术的实际分析

在进行模具制造过程中，大量采用机械加工技术。因此，模具生产中，机械加工技术也在不断完善。数据加工技术符合现代化机械加工的形式，可以在模具制造中处理一些特殊情况，特别是结合了数控机床的使用，对模具的精度进行了改善。数据机床加工技术在模具生产中，不仅完善了产品制造的精度，而且大幅提升了模具的生产效率，减少了材料浪费，节省了模具生产的成本。如今，我国在模具生产过程中已经开始大量使用数据加工技术，所以在以往钳工加工的基础上，可以获得较好的效果。在模具制造过程中，借助数控加工方式，使模具加工事业获得了长足发展。现在，很多模具制造企业都广泛采用数控加工技术，完善了模具加工的相关流程。

3.1数控车削加工技术

在模具加工过程中，数控车削技术在加工整个流程中得到了广泛运用。在一般生产中，数据车削加工技术可以制造各类零部件，也可以完成模具加工，如进行冲压件和注塑模具的加工。但是，在加工过程中，容易受到平面的局限，所以数据车床常用于零部件的加工中。

3.2数控铣削加工技术

在机械模具加工过程中，常常运用数控铣削加工技术。很多模具的外部结构并不是平面结构，而且还有曲面或者凹凸型。所以，数控铣削加工技术得到了较为广泛的运用。这项技术在采用过程中，常常对曲面的模具进行加工，且很多模具的轮廓并不清晰，甚至外形比较复杂。所以，铣削的方式非常适合复杂结构的模具生产。在电火花形成加工的过程中，可以充分采用压铸模和注塑模的加工。如今，数据加工技术发展非常快，模具制造中也经常采用大型的铣削加工技术。

3.3数据电火花加工技术

通常情况下，加工中常常要采用快速成形技术。所以，数据电火花技术得到了广泛运用。这种加工技术需要较高的精度要求，而且编程比较复杂。但是，与特殊材料的模具和复杂形状的模具相比，数据电火花技术对形状要求较低。在不同的直壁模具加工过程中，一般使用线切割技术较多。在注塑模具和冲压模具的设计制作中，也都需要采用电极。

4机械模具数据加工技术的发展方向

4.1精准度高

在数控加工过程中，精准度是一个重要的衡量因素。在整个加工的流程中，要对数据加工的几何精度进行有效分析，从而提高加工精度，防止各类误差的产生，且应该运用闭环补偿技术，在一定程度上提高机械模具数据加工的精度。

4.2具有良好的柔性

通过分析不同数控加工技术，柔性化的加工方式成为必然。模具加工过程中，加工对象发生变化后，整个技术流程也应该发生变化，而数控机床也应该可以适应加工对象发生的变化。在数据系统和整个机床系统中，应该实现结构不同的零部件的加工。在数控加工过程中，应该借助开放式系统。所以，数控系统应该实现良好的兼容性，并且具有通用性特征。用户可以存储数据，可以在不同环境下更好的体验，还能调整整个系统，从而使系统更加符合加工环境。如今，我国适应的数控系统比较死板，不能进行柔性化设计，不能融合各项技术使用，在模具加工中还不够灵活。

4.3完善数据加工的高效化

在进行数控加工过程中，应该实现高效的切削方式，以防止机床在切削过程中发生剧烈振动，且可以完善排屑效果，防止各类部件加工中出现变形，使模具表面加工的精度更高。数据加工要提高加工效率，还应该进行精加工。

4.4智能化的加工

在未来的模具加工过程中，各类智能化的加工方式会出现。这些加工实现了全自动化，可以减少人力资源的使用，可以保障加工效率，使各类设备使用更加简单。

5相关实例分析

以汽车的覆盖件模具加工为例。第一，借助机械模具数控加工的方式实现型面加工，在完善模具的定位和加紧后，要对工件做试加工处理，对毛坯的各个加工部位进行检测，分析余量的切削是否均匀。在对型面进行加工过程中，要分析覆盖件的本身特征。由于很多汽车的覆盖件体积非常大，而且都是铸件制作，常常出现表面加工不均匀的问题，容易导致机床的振动问题。所以，在对型面进行加工过程中，应该通过对实际生产粗加工道具的利用情况进行分析，然后在型面上采用由远及近的进刀方式，以确定加工余量，确保加工速度的平均。第二，在模具型面粗加工过程中，应该通过实际情况的分析，对模具的型面毛坯进行粗加工。粗加工的主要的目的在于将大量毛皮去除，确保在后续精加工中提高效率，确保模具表面的质量合理，使机床在加工过程中平稳，防止切削方向发生变化。粗加工的量非常大，所以要提高粗加工的效率。在加工过程中，要对浅平面区进行分析，然后选择进刀的路径。第三，在粗清角加的过程中，将毛坯角落中刀具不能加工的部分进行加工，使加工的余量保持均匀。

6结语

机械模具加工中，应该合理运用数控加工技术，完善企业模具加工效果，提高加工效率，防止模具加工中的材料浪费，节约模具加工成本，使模具加工企业的经济效益稳步提升。随着我国机械加工制造业的不断完善，模具加工方式也发生了变化。所以，模具加工应该朝着精加工方向发展，提高模具加工效率，借助数控加工技术，完善加工效果。

作者:沈宇辰 单位:江苏省淮阴商业学校

参考文献:

[1]李永.浅论现代数控加工技术对模具制造的促进作用[J].企业技术开发，2016，（11）：17-18，20.

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课程旨在使学生具备根据零件的工艺性分析能力，具有制定数控加工工艺能力；具备利用机床数控指令完成零件加工程序编制能力；具备应用仿真软件模拟加工能力；具备利用数控机床完成零件加工能力；具备较强的生产质量控制能力；具备良好的团队协作与交流沟通能力；同时还应具有较强的岗位责任感和敬业精神。

2.课程设计理念

该课程从工作过程为导向的职业教育“适应能力”向“建构能力”进行主导性转变，教学重心突出以传统的教师“讲”向学生“学”为中心转变，教学内容从实际生产中提取相应工作任务并针对此工作任务开发出适合教学的学习项目和情境模块，以实现专业理论知识向工作过程知识转变，进而调动学生学习积极性发挥学生学习主体作用。

3.课程内容选取

为了使课程内容更好地满足任职岗位的要求，课程团队在内容选择时与行业、企业专家进行座谈，对生产实际情况进行调研，明确相应任职岗位所应具备的能力和素养，选取实际生产典型零件做载体，将真实工作任务及其工作过程整合进课程内容中，并设计适合教学的内容。同时，课程团队还考虑到课程应体现高职学生高起点、高技能、高素养的特点，课程内容选取时还应满足学生职业生涯持续发展。根据企业实际任职岗位职责结合学生认知发展规律，教学内容按工作内容不同序化为4个教学项目13个学习任务，总共88学时，实践学时比为34%，采用理实一体授课方式。

4.课程组织

课程各项目学习通过“资讯-决策-计划-实施-检查-评价”六步教学法组织进行，并按照任职岗位工作过程引导和帮助学生得到必要的结论，从而最终完成全部任务。任务完成过程具有以下特点：（1）完成前有计划和实施方案；（2）进行中有记录和数据图表；（3）结束后有结果和总结报告；（4）完成的效果通过自我评价和相互评价体现。具体实施过程中灵活运用了引导文法、案例教学法、小组讨论、个别指导、现场示范、角色扮演、小组协作等多种教学方法，为了有效的实现教学目标将传统与现代教学方法相互结合，相互补充。

5.课程实施

根据企业中模具零件数控加工的工作过程（看懂图纸对零件的几何形体进行分析拟定加工方案编制数控程序模拟仿真在数控机床上装夹毛坯执行程序并加工），我们又将每个工作任务设计为6个学习情境以贯穿学习过程始终。

6.教学评价

该课程采用项目考核、过程考核与综合考核相结合的考核方式。

7.改革效果

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关键词：数控加工技术；机械模具制造；数控车削加工；数控铣削

在经济水平不断提升的过程中，我国已逐步进入技术机械化时代，因而传统的机械生产方式在国民经济增长过程中发挥的作用被逐渐削弱，且其对国民现实需求也无法满足。无论是国家层面还是社会层面都应紧随时展潮流注重先进科技的发展。在机械模具制造过程中运用数控加工技术不仅能够提高模具制造的效率和质量，还能有效提升模具的精准度，进而促进机械制造行业朝着更好的方向发展。

1数控加工技术概述

数控加工技术近些年得到了较为广泛的应用与认可，而该技术主要涵盖两方面内容，即自动化、数字化[1]。在机械模具制造过程中运用数控加工技术，不仅能够满足机械生产制造现代化发展需求，还能够从根本上促进机械生产制造行业的发展。进入21世纪以来，我国致力于推动经济结构的转型与发展。从国家与人民两个层面来看，二者均对产品均提出了多样化的要求，要求产品新颖，且数量充足、质量较高。在此背景下，生产企业需要充分发挥主观能动性，不断引进、创新现代化加工技术，数控加工技术由此产生。数字加工技术强调通过计算机程序发挥控制作用，使得机床加工实现智能化生产[2]。现阶段在对数控加工技术应用的过程中，主要涉及两方面的内容，即数控机床技术、数控编程技术[3]。上述两项技术既相互联系，又相互独立。通过两项技术发挥联动作用，最终能够使得预期设想得以实现。数控编程技术极为显著的优势是高质量，通过对该技术的运用能够使得生产的全面性显著增强。数控机床技术则具有高生产效率、高精准度等特性[4]。故而制造企业在加工生产机械模具的过程中应充分认知到数控加工技术的重要性，不断提升机械模具产品的质量。在我国机械制造行业发展的过程中，数控加工技术所发挥的推动作用不容小觑。在机械模具生产过程中应将模式不同的工艺技术相结合，最终满足现实的生产需求。故而相关工作人员应对该技术的作用与价值进行更深层次的挖掘，致力于建立更为完善的机械制造技术制度，从根本上提高我国机械制造水平，增强我国机械制造行业在世界范围内的竞争力。

2数控加工技术优势

2.1实现生产自动化

数控技术一大突出特点是能够通过应用计算机系统实现对设备的控制，这就使得设备运行更具便捷性，自动化生产也由此实现。在系统中设备运行会被提前设定，因而数控加工也可被认为是一种自动化的生产方式。对于机械制造行业而言，实现自动化生产机械模具是一项极为重大的突破。在自动化生产过程中，不仅改变了制造企业的生产模式，同时其他方面也会受到较为直观的影响，例如，机械设备、数控加工可实现自动运行，人工操作由此减少，人工成本会明显降低，同时也能够最大限度地规避人为失误[5]。现阶段，技术更新换代尤为迅速，而在机械模具制造过程中运用自动化技术也能够使模具不断朝着智能化、自动化的方向更好地发展，模具连续性生产得以实现，制造企业生产力显著提升。

2.2提高产品性能

机械模具在生产加工过程中会受到多重因素的影响，因而控制机器模具质量难度较大。因此，在机械模具生产的过程中会出现较多的残次品，这不仅会浪费资源、成本，还会严重降低企业的经济收益。在机械模具生产过程中运用数控技术能够完全扭转这一情况。在机械模具自动化生产的过程中能够使模具的性能、精度得到提升。并且在这一过程中能够节约人力，有效规避人为失误，不断提升机械模具的质量，使其在市场竞争中获得更大的优势[6]。

3数控加工技术在机械模具制造中的应用

3.1数控车削加工技术

数控车削加工技术一直以来都被认为是数控加工技术中应用性极强的一种技术手段。相关工作人员可以在掌握、分析不同形状机械模具的基础上运用该技术完成加工制造。塑类模型、轴类模型在制造过程中应用数控车削加工技术频率较高。数控车削加工技术存在的不足就是单一性较强，该技术一般情况下在平面模具制造过程中应用范围较广，而针对较为烦琐复杂的模具适用性不强。因此，相关工作人员应在全面了解机械模具的特性后再选择相应的制造技术。例如，在杆类模具的制造过程中，导柱加工、顶尖加工是极为关键的部分，数控车削加工技术能满足实际的加工需求，因此相关工作人员可选用该技术。

3.2数控铣削技术

数控铣削技术在机械模具制造过程中现实意义极强。该技术被广泛运用于凹凸面、曲面模具的制造实践中。在上述两类模具的制造过程中运用数控铣削技术能够对生产效率及质量进行全面保障。经过大量的实践研究可以发现，在机械模具生产过程中并非所有模具结构都是平面，凹凸面与曲面也极为常见。凹凸面与曲面模具较之平面模具加工难度更大，因此在制造过程中应对数控铣削技术合理使用。虽然该技术在现实应用过程中难度较高，但该技术能够对复杂模具加工的实际需求全面满足，有助于促进制造行业向好发展。

4优化数控加工技术在机械模具制造中应用的策略

4.1推动技术创新

生产机械模具能够在后续的工业零件制造中起到强有力的推动作用。因而在生产过程中，技术人员应意识到精密性的重要。数控加工技术主要依托信息及计算机技术完成生产制造，因而若想提升机械模具的精密度，则应从根本上升级与发展数控加工技术。如今，数控技术已然成为我国技术研究领域的重要研究对象，相关企业及部门希望通过对数控技术的运用不断提升工业零件的精密程度[7]。在实际运用该技术过程中可以发现，这一技术不仅能够有效提升生产品质与效率，还能够为我国生产精密度高、难度高的产品提供极为丰富的理念支持，使机械制造行业的发展可能性无限扩大。在我国市场经济不断发展的背景下已经逐渐出现了具有专业性及针对性的机床工厂。上述工厂能够为火箭制造提供相应的零件支持，实现火箭制造的自给自足，提升我国在国际上的竞争力。

4.2优化加工程序

为了不断提升机械模具的生产质量及效率，有关工作人员应致力于更新与改进数控技术，适当优化加工程序。通常情况下，数控技术的层次会对机械模具的生产质量及效率产生直观影响。若数控技术水平得到提升，则机械模具生产水平会相应得到提高，机械模具的质量及精度也均会有所提升[8]。由此可见，优化数控技术程序在机械模具生产过程中尤为重要。相关技术人员应全面考虑机械模具的加工工作，适当优化加工程序，简化机械模具生产程序，有效缩减机械模具生产时间，不断提高模具加工的精度及质量，帮助企业实现经济效益的增长。

4.3检测可操控性

对于工业产品而言，细小的差距都能对其产生很大的影响，因此在机械模具生产过程中应务必保证最终产品的精准度，减少因人为失误而造成的生产资源浪费。在传统生产过程中相关工作人员会多次检验机械模具，并对其生产细节进行适当调整。检查内容应包括但不限于工具质量是否合格、角度是否正确等。因此，在运用数控加工的过程中也应始终坚持多试验、多检测的原则。相关工作人员应在加工前对模具要求、机床类型进行全面掌握，而后应通过多次试验调整误差，不断提高精准度。在机械模具生产过程中相关工作人员切忌任意妄为，应在实验确定后才能正式生产模具。

5结束语

数控加工技术在机械模具制造过程中发挥着极为显著的作用。相关企业及工作人员应全面认识到数控加工技术的优势，并在机械模具制造过程中充分利用数控加工技术，提高机械模具的精准度与质量，为企业的长远发展奠定良好的基础。

参考文献：

[1]李淑红.机械数控加工技术中存在的问题及对策[J].造纸装备及材料,2021,50(6):94-96.

[2]张伟,陈鹏,潘爱金,等.数控机床误差检测及补偿技术研究进展[J].机床与液压,2019,47(17):198-205.

[3]张静.数控加工技术在机械模具制造中的运用[J].农业装备技术,2021,47(3):44-45.

[4]周杰.机械数控加工技术水平的优化策略研究[J].工程技术研究,2019,4(14):18-19.

[5]黎成辉.数控加工技术在机械模具制造中的应用:评《机械及数控加工知识与技能训练》[J].现代雷达,2021,43(4):106.

[6]王玮,王华昌,陈松威,等.基于局部特征的模具数控加工推荐系统[J].中国机械工程,2019,30(9):1103-1110.

[7]徐留明,毛雪.数控加工技术在机械模具制造中的应用探讨[J].轻工标准与质量,2020(1):109-111.

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关键词：数控铣加工；刀具选择；切削用量

引言

数控铣加工表现为如下的要点：选取合适的刀具、设定加工的路径、确认切削总量。确认了系数后，自动生成设定好的软件程序然后输入实时的编程信息。在编程步骤中，切削用量及选取刀具的规格都关系到质量，不可予以忽视。选择最适当的切削用量，确保刀具的匹配性，是数控加工范围内的要点。

1.数控铣刀的工艺特性

从刀具类型来看，数控铣加工包含了孔加工以及铣削类的刀具。具体在加工时，铣削的流程是较复杂的。为了适当加工，数控铣加工也配备了多样的刀具种类。从结构本体来看，数控铣刀包含了整体性的、镶嵌式及特殊式三类的刀具，从材质来看，包含了合金硬质的、金刚石及高速钢刀具。从切削标准看，又可分成平端式的、圆角式及球头的铣刀。从加工角度来看，数控加工应能在根本上提升精确度，确保最优的加工实效。与此同时，还需缩减附带性的刀具损耗。对于数控机床，需要判断机床的耐久性及刚度，依照设定好的指标来具体判定。具体来看，选取刀具的规格应当吻合总w的刀具刚性，优选切削用量较大的刀具。依照切削量来适当调整，优选耐久性最佳的刀具类型。具体在加工时，还需判断刀具表层是否遭受到磨损进而影响精度。若影响到精度，则应替换为其他类刀具。及时查看铣刀的偏差，优选最佳耐久性的铣刀用来加工。这样做符合了高层次的加工指标。

2.数控加工高速切削的关键技术

2.1高速切削刀具技术模块

由机床、刀具和工件构成的高速切削加工工艺体系中，刀具是最关键的要素。切削刀具是确保高速切削加工顺利进行的最重要技术之一。随着切削速度的大幅度进步，对切削刀具资料、刀具几许参数、刀体构造等都提出了不同于传统速度切削时的请求，高速切削刀具资料和刀具制作技术都发生了巨大的改变，高速切削加工时，要确保高的生产率和加工精度，更要确保安全可靠。因而，高速切削加工的刀具体系必须满意具有良好的几许精度和高的装夹重复定位精度，装夹刚度，高速工作时良好的平衡状况和安全可靠。尽可能减轻刀体质量，以减轻高速旋转时所遭到的离心力，满意高速切削的安全性请求，改善刀具的夹紧方法。刀具体系的技术研究和开展是数控高速切削加工的要害使命之一。

2.2数控高速切削工艺

高速切削作为一种新的切削方法，要运用于实践出产，缺少可供参考的运用实例，更没有有用的切削用量和加工参数数据库，高速加工的技术参数优化是当时制约其运用的关键技术之一。别的，高速切削的零件NC程序请求有必要确保在全部切削过程中载荷安稳，可是如今运用的大都CNC软件中的主动编程功用都还不能满意这一请求，需求由人工编程加以弥补和优化，这在一定程度上降低了高速切削的价值，有必要研究选用一种全新的编程方法，使切削数据合适高速主轴的功率特性曲线，充分发挥数控高速切削的优势。

3.数控刀具的选择

3.1按照零件的加工阶段选择刀具

即粗加工期间以去掉余量为主，应挑选刚性较好、精度较低的刀具，半精加工、精加工期间以确保零件的加工精度和产品质量为主，应挑选耐用度高、精度较高的刀具，粗加工期间所用刀具的精度最低、而精加工期间所用刀具的精度最高。如果粗、精加工挑选一样的刀具，主张粗加工时选用精加工筛选下来的刀具，由于精加工筛选的刀具磨损状况大多为刃部细微磨损，涂层磨损修光，持续使用会影响精加工的加工质量，但对粗加工的影响较小。

3.2数控程序编写

数控程序是驱动数控机床的代码，因系统不同，程序代码也不同。当前我国常用的系统有法那科、西门子。因手工编写程序效率太低，甚至有零件曲面部分手工无法编写程序。沿海地区工厂更多使用电脑软件进行程序编写。当前常见的编程软件有：UGNX、CATIA、CIMATRON、MASTERCAM、POWERMILL、CAXA等工具，这些软件各有特色，如MASTERCAM易学、CATIA功能强大、POWERMILL效率高。编程者可以根据自已的喜好、特长、专业选择，刚参加工作的年青人最好选用MASTERCAM这种易学的，据说没有基础的年青人，不到一个月就可以学好。当然，笔者推荐使用CATIA。CATIA不但可以编程，还可以进行产品设计，且软件的开发商是达萦飞机，其工业背景比较雄厚，但是，这个软件的学习却十分的苦恼，不是每个人都可以学好的。当前广东地区的UGNX被大量的企业使用。

3.3按照工件的几何形状、加工余量、零件的技术经济指标选择刀具

正前角刀片：对于内轮廓加工，小型机床加工，工艺系统刚性较差和工件结构形状较复杂应优先选择正型刀片。负前角刀片：对于外圆加工，金属切除率高和加工条件较差时应优先选择负型刀片。一般外圆车削常用80°凸三角形、四方形和80°菱形刀片；仿形加工常用55°、35°菱形和圆形刀片；在考虑到刀具能承受的切削用量前提下综合机床刚性、功率等条件，加工大余量、粗加工应选择刀尖角较大的刀片，反之选择刀尖角较小的刀片。

4.切削用量的设定

4.1设定切削速度

铣削加工步骤中，刀具的耐用状态密切关系到切削速度，二者是不可分割的。确定切削速度，需要衡量综合性的吃刀量、铣削的总齿数、侧面的吃刀量。在这其中，若设定了较多的铣加工齿数，那么与之相应的刀刃负荷以及切削时的热能都会增加，刀具也会遭受到更快的磨损。由此可见，若要在根本上提升切削的时速，需要优选最耐用的一类刀具。延长刀具的直径，改善了刀具切削时的散热状态，切削速度也因而获得提升。

4.2设定进给速度

在数控机床中，进给速度被看作必要参数。具体在加工时，确定精确的进给速度就要参照工件精确度及粗糙程度。经过综合性的考虑，再去设定合适的进给速度。一旦选取了较慢或较快的进给速度，那么机床刚性就会表现出制约性。针对工件边框，加工至拐角处时，有必要减慢原先的进给速度。这样做，是为避免不适当的边框加工。制作工件时，应能确保短时加工得到合适的工件产品。对于回程的刀具，最好设定较快的进给速度，符合编程的情况。

5.结束语

数控铣加工是现阶段内不可缺失的数控技术。在数控加工的流程内，切削用量以及选取的刀具型号相互影响，与此同时，切削用量及刀具规格也密切关系到铣加工获得的综合实效因此应经过定量解析，确定不同加工状态下的切削用量。从目前情况来看，数控铣加工仍未得到完善，有待长期的改进。未来的实践中，还需继续摸索经验，服务于数控加工总体质量的提升。

参考文献：

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关键词：数控加工；半径补偿；刀具

中图分类号：TG659 文献标识码：A

1 刀具半径补偿

1.1 半径补偿及长度补偿

因为刀具总是有一定的刀具半径或刀尖的圆弧半径，所以在零件轮廓加工过程中刀位点运动轨迹并不是零件的实际轮廓，它们之间相差一个刀具半径，为了使刀位点的运动轨迹与实际轮廓重合，就必须偏移一个刀具半径，这种偏移称为刀具半径补偿。刀具长度补偿，是为了用于刀具轴向的进给补偿，它可以使刀具在轴向的实际进刀量比程序给定值增加或减少一个补偿值，而不必考虑刀具的实际长度以及各把刀具不同的长度尺寸，使刀具顶端到达编程位置而进行的刀具位置补偿，编程人员不必计算刀具的实际中心轨迹，只需根据工件的轮廓计算出图纸上各点的坐标值然后编出程序，再把刀具半径作为补偿量放在半径补偿寄存器里。数控装置能自动计算出刀具中心轨迹，不管刀具半径如何变化，我们只需更改刀具半径补偿值，就可以控制工件外形尺寸的大小，对上述程序基本不用作修改。

1.2 数控加工中半径补偿的作用主要有一下几点:

1.2.1 简化编程。

1.2.2 控制刀具磨损。

1.2.3 同一程序或数模实现粗精加工。

1.2.4 可同一程序或数模实现凸凹模制造。

1.2.5 半径补偿解决主要用于试切对刀形成的虚拟刀位点轨迹和实际圆弧球面切削点不同造成形状误差.解决的办法:即取一和实际切削点距离不变的点(刀尖圆弧圆心)为编程轨迹.因虚拟刀位点和圆弧中心的距离为一个刀尖半径，所以采用补偿刀尖半径的方法可以解决形状误差问题。

2 刀具半径补偿的过程

2.1 刀补的建立：刀具中心从与编程轨迹重合过渡到与编程轨迹偏离一个偏置量的过程。

2.2 刀补进行：执行有G41、G42指令的程序段后，刀具中心始终与编程轨迹相距一个偏置量。

2.3 刀补的取消：刀具离开工件，刀具中心轨迹要过渡到与编程重合的过程。

3 刀具半径补偿量的指定

数控系统的刀具半径补偿就是将计算刀具中心轨迹的过程交由数控系统执行，编程员假设刀具的半径为零，直接根据零件的轮廓形状进行编程。因此，这种编程方法也称为对零件的编程，而实际的刀具半径则存放在一个可编程刀具半径偏置寄存器中。在加工过程中，数控系统根据零件程序和刀具半径自动计算刀具中心轨迹，完成对零件的加工。当刀具半径发生变化时，不需要修改零件程序，只需修改放在刀具半径偏置寄存器中的刀具半径值，或者选用存放在另一个刀具半径偏置寄存器中的刀具半径所对应的刀具即可。

在进行数控加工前，必须预先设置好刀具半径补偿量。刀具半径经补偿量的指定，通常由有关代码指定刀具补偿号，并在代码补偿号中输入刀具半径补偿量，刀具补偿号必须与刀具编号相对应。在加工中，如果没有更换刀具，则该刀具号的补偿量一直有效。

4 使用刀具半径补偿注意事项

4.1 察视角要从补偿平面的法线正向往负向看，假设工件不动，刀具运动，延着刀具运动的方向看过去，如果需要刀具偏向左边就是左补，反之右补。

4.2 具半径补偿的建立与取消，只有在移动指令G00或G01下才能生效。

4.3 具半径补偿的建立与取消，应在辅助程序段中进行，不能编程在轮廓加工的程序段上，这是需要特别注意的地方。具体就是进刀线EF和退刀线BA与加工轮廓EDCB必须是各自独立的五条线，进刀线和退刀线不能是加工轮廓的延伸线，否则产生过切。

4.4 刀线和退刀线的长度必须大于刀具半径，否则也产生过切。

4.5 具半径的补偿值存储在指定的寄存器中，当刀具半径补偿值发生变化时，只需要修改寄存器中的刀具半径值即可，不需要修改程序。因此，利用刀具半径补偿功能编写的轮廓加工程序，与刀具半径无关。

5 刀具半径补偿程序编制中的数学处理

5.1 程序编制中的数学处理

根据被加工零件图样，按照已经确定的加工工艺路线和允许的编程误差，计算数控系统所需要输入的数据，称为数学处理。数学处理一般包括两个内容：根据零件图样给出的形状，尺寸和公差等直接通过数学方法（如三角、几何与解析几何法等），计算出编程时所需要的有关各点的坐标值；当按照零件图样给出的条件不能直接计算出编程所需的坐标，也不能按零件给出的条件直接进行工件轮廓几何要素的定义时，就必须根据所采用的具体工艺方法、工艺装备等加工条件，对零件原图形及有关尺寸进行必要的数学处理或改动，才可以进行各点的坐标计算和编程工作。

5.2 选择编程原点

从理论上讲编程原点选在零件上的任何一点都可以，但实际上，为了换算尺寸尽可能简便，减少计算误差，应选择一个合理的编程原点。铣削加工的编程原点。编程原点选定后，就应把各点的尺寸换算成以编程原点为基准的坐标值。为了在加工过程中有效的控制尺寸公差，按尺寸公差的中值来计算坐标值。零件图样零件的轮廓是由许多不同的几何要素所组成，如直线、圆弧、二次曲线等，各几何要素之间的连接点称为基点。基点坐标是编程中必需的重要数据。

刀尖半径补偿是在加工平面内，沿进给方向看，根据刀尖位置在编程轨迹左边／右侧判断来区分的。加工平而的判断，与观察方向即第而轴方向有关。数控机床的刀尖半径补偿方向。由于数控程序是针对刀具上的刀位点进行编制的，因此对刀时使该点与程序中的起点重合。在没有刀具圆弧半径补偿功能时，按哪点编程，则该点按编程轨迹运动，产生过切或少切的大小和方向因刀尖圆弧方向及刀尖位置方向而异。当有刀具圆弧半径补偿功能时须定义上述参数，其中刀尖位置方向号从0至9有10个方向号。当按假想刀尖A点编程时，刀尖位置方向因安装方向不同、从刀尖圆弧中心到假想刀尖的方向，有8种刀尖位置方向号可供选择，并依次设为1一8号：当按刀尖圆弧中心O点编程时，刀尖位置方向则设定为O或9号。该方向的判断也与第三轴有关，为数控车床的刀尖安装方向。刀尖半径补偿的加入是执行G41或G42指令时完成的，当前面没有G41或G42指今时，可以不用G40指令，而且直接写入G41或G42指令即可；发现前面为G41或G42指令时，则先应指定G40指令取消前面的刀尖半径补偿后，在写入G41或G42指令，刀尖半径补偿的取消是在G41或G42指令后面，加G41指令完成。

总结

刀具半径刀具补偿在数控加工中有着非常重要的作用，灵活、合理地运用刀补值并结合刀补原理正确编制程序是保证数控加工有效性、准确性的重要因素。生产实践表明灵活应用刀具半径补偿功能，合理设置刀具半径补偿值，在数控加工中有着重要的意义。它给我们的编程和加工带来很大的方便，能大大地提高工作效率。

参考文献

[1]方沂等.数控机床的编程与操作[M].国防工业出版社，1999.

[2]李家杰等.数控机床编程与操作实用教程[M].东南大学出版社，2005.

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关键词：复杂曲面；数控加工；轨迹规划；优化

随着时代的发展，汽车、机械以及船舶等工业产品的制造发展速度不断提高，在这个过程中对于各种由复杂空间自由曲面构成的零件使用量也是在不断的增多，由于这类曲面类零件加工是数控加工的重点研究对象，对于社会对于复杂曲面数控技术的进步提出了新的要求。为了实现复杂曲面零件的数控加工，需要首先生成复杂曲面的刀具轨迹，并在此基础上处理得到所需要的NC代码。本文针对复杂曲面数控加工的刀具轨迹的生产技术出发进行研究，并在分析和总结现有轨迹规划方法的基础上，指出其中需要改进的地方，进一步探讨促进复杂曲面数控加工刀具轨迹规划的发展。

1复杂曲面数控加工刀具轨迹生成概述

（1）刀具轨迹生成。所谓刀具轨迹，是在切削刀具上规定点走过的轨迹，而复杂曲面数控加工刀具轨迹生成是指，根据所选用的加工机床、走刀方式、刀具以及加工余量等各个因素，通过零件的几何模型，进行的刀位计算并生成加工运动轨迹的过程。刀具轨迹生成对于数控加工具有重要意义，尤其是能否生成有效的刀具轨迹直接决定了现有数控加工的生产的可能性，并且影响着数控加工的质量和效率。另外，高质量的数控加工程序中需要保证使用的编程精度，还要能够满足编程效率高、通用性好和加工时间短的要求，只有这样才能保证刀具轨迹的有效生成。（2）刀具轨迹生成的相关因素。首先，是刀具轨迹拓扑结构，具体是指刀具跟踪一系列刀位点形成曲面时的走刀模式，环切走到模式和行切走刀模式是现有复杂曲面数控加工中较为常见的轨迹，能够适应曲面局部较为复杂的特征，在工程制造的实际应用程度较高。其次，是刀具轨迹参数，所谓刀具轨迹参数具体是指走刀步长和行距，前者主要是指同一轨迹上，由于受到加工误差大小的影响，相邻两刀位点之间的距离。后者主要是形容有刀具几何形状、残余高度和曲面几何信息因素决定的相邻轨迹间对应刀位点的距离。走刀步长和行距的大小与加工曲面精度之间存在反比关系，即步长和行距越大，加工曲面的越粗糙，但是处理时间和内存的占用越小，具有较高的效率。最后，是刀具轨迹评估。对于生成刀具轨迹的优劣判断需要进行评估，主要是质量、效率和鲁棒性三个方面进行评估。质量评估是指在生成的刀具轨迹必须是残余高度在一定的范围内，并且无干涉。效率评估是指处理时间和内存的占用量必须在一定的范围内，另外，实际的加工时间也是在评估的时候给与考虑。所谓鲁棒性，是指刀具轨迹的适应能力。

2刀具轨迹的生成方法

对于刀具轨迹的生成方法，最重要的一点是需要代码质量高，能够保证生成的刀位轨迹代码量较小，并且必须是无干涉。现在对于刀具轨迹的生产方法比较常见的是导动面法、参数线加工法和平行截面法。（1）导动面法。所谓导动面法是指，为了保证刀具按照正确的轨迹运动，需要引入一个导动面，来保证切削刀具在零件表面与导动面相切。值得注意的是，在使用三轴球头刀加工曲面时，刀具轨迹在在本质上是零件面的等距面和导动面等距面的交线，导动面法能够保证是由零件面和导动面决定生成的刀具轨迹。（2）参数线加工法。所谓参数线加工法，是指在生成刀具轨迹时以被加工曲面的参数作为刀具路径接触点。参数线加工法是复杂曲面数控加工刀具轨迹生成中最为基本的方法，主要的原因是因为计算量较小并且计算较为简单，但是，仅仅适合曲面参数线分布较为均匀的情况，如果分布不均匀的情况下，使用此方法的刀具轨迹加工效率较低。（3）平行截面法。所谓平行截面法，是指使用平行截面截取加工曲面或者是偏置面，加工曲面主要是交线作为刀触点刀具轨迹，后者主要是刀位点刀具轨迹。在具体的使用过程中一般情况下会将曲面离散，形成多面体模型，主要是由一系列的小三角面片或者是四边形面片。虽然这种方法较有成效，但是在使用研究中发现，由于截面间距的控制难度较高，所以在曲面的不同部位，特别是陡峭处生成的轨迹疏密程度与平坦处的轨迹疏密程度之间存在较大差别，在整个刀具轨迹的生成这能够造成残余高度分布并不均匀。

3行距和走刀步长的确定

（1）行距。行距经过精算之后，选择的最优行距对于刀位轨迹的生成具有至关重要的作用。在具体情况下，计算行距多是采用刀具半径、残余高度以及曲面曲率半径三者之间的复合函数。最优的行距既不能过小，也不能太大，主要原因是，行距选择的过小，容易在加工的过程中导致加工时间的延长，对于生产加工效率的提高产生不利影响。而行距过大，就会导致曲面残余高度的数值变大，所以会导致加工精度降低。因此，在计算行距的过程中，需要在计算的过程中考虑到加工时间和加工质量等多个因素，保证选择最优或者是最合理的行距。（2）走刀步长的确定。曲面加工的刀具轨迹在理论上应该是由刀具和曲面之间啮合形成的复杂曲线，但是在具体的运作中，由于使用的CNC插补能力有限，所以这个复杂曲线只能是变现为一系列的小直线段。刀具通过线性插补运动跟踪刀位点，在这个过程中走刀步长的大小，会直接影响着刀位数据密度的大小，并且对于加工程序也是有着较大的影响。走刀步长过小，会导致刀位数据密度过大，虽然是能够提高表面质量，但是会在一定程度上降低加工效率。因此，在确定走刀步长的过程中，需要在考虑精度的前提下确定，事实上，无论是采用哪种确定方式，都是会产生一定的误差。

4结论

刀具轨迹生成技术是数控加工中最为重要的技术，对于实际应用具有重要影响，现在的技术还存在着较多的问题，需要在数控编程不断发展中逐步解决，提高复杂曲面数控加工刀具轨迹生成的质量。

作者:刘松玲 单位:河南省南阳工业学校

参考文献：

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关键词：成组夹具；机械加工；应用；现状

1 引言

随着社会的发展，人类的进步，人们对于日常生活、工作中的物资需求呈现出了极大的多样化与复杂化。传统的简单的产品已经难以再满足人们的需求。而且在企业、工厂的运营过程中，需要的工具也不断精细化与多样化，给制造业带来了新的难题。个性化的社会导致了制造产品大批量越来越少，更多的是需求多品种少批量，这种单件小值的生产模式是对传统的机械加工产业模式的挑战。成组夹具技术是一种新兴的科学理论与方法，可以从根本上解决目前生产制造机械加工过程中存在的问题与矛盾。

成组夹具主要工作机理是将工艺流程相似的加工件进行分类加工的方式完成的，通过分类，把相似的工艺零件汇总成为相对值较大的工作量，这样能够大大提高工作效率，避免交流浪费的问题，达到及时交货。

2 成组夹具技术的应用现状分析

在现代的成组夹具技术应用中，将小批量的生产模式管理作为一个整体系统，对这一系统进行统一协调。在设计时，采用成组夹具技术指导，将加工件的相似性大大提高，从而为后期生产制造提供了极大的便利性，取得更好效果。同时也可以利用成组夹具的设计指导思想，将机械加工设计与计算机达到完美融合，实现计算机辅助设计；在零件加工时，成组夹具技术通过安装方式与加工流程等把零件进行归一分类，在设计时就形成了采用适合全组零件加工的成组工序。通过工艺的相似性，在加工时采用相近的设备或是工艺装置，利用相似的机床，实现计算机辅助工艺进程设计。在后期的零件生产管理中，有利于形成零件模块化生产，有利于组织安排以及区域分配，保证每一个工作单元中有特定的人员与设备就可以形成良好的零件组加工。相似的零件加工过程中有众多信息重复的问题，这可以大大压缩信息的储存量。[1]

3 成组夹具技术在机械加工的应用

3.1 相似零件的分组方法

成组夹具的使用前提就是零件能够按照一定的规则进行分组，对于相似的零件所采用的夹具，具有专用与适应性的特点。目前经常使用的方法有视检法、流程分析法与编码法。视检法主要是通过技术人员或是经验丰富的员工，对零件进行查看，对图纸进行提前判断，从而把具有类似特征的零件归为一类；生产流程法则主要是指零件的生产流程与使用到的设备进行分类，把同族零件归类；另外还可以通过对零件进行编码的方法，将设计与制造的环节与特点进行编码分类，通过编码系统将零件进行分类，叫做编码分类法。[2]

3.2 成组夹具的设计

针对一定特征的零件上，需要采用特定的成组夹具，设计时，应该根据工艺过程与定位程度来进行确定，合理选择定位基准与夹紧力，从而保持零位定位准确。

首先应该进行成组夹具的设计方案制定，选择合理的基准；在零件夹紧设计环节中，应该选择恰当的夹紧方式，保持夹紧力的受力方向，选择恰当的预紧力，保证零件在夹紧的过程中不会产生变形或者产生细小的变形，通过选择承受压力能力最大的方向进行定位，不但不会变形，而且还能够夹紧牢固，在加工过程中不会发生变动。

在对夹具基本件的设计过程中，要注意保证结构合理，使夹具具有一定的强度与刚度，起码要比零件的刚度要大，避免产生被挤变形的问题。根据相似零件的形状与尺寸、精度等要求，确定出基本件的开关与尺寸。这些基本件与其他的夹具组合后，结构紧凑，易于操作才行，对于不适用的夹具要进行调整，增强适应性。[3]

通过成组夹具技术的指导，零件分类更加明确，在制造管理过程中更能够提高工作效率，同时这种设计还可以使产品的更新换代更加顺畅，保持产品质量稳定。在产品设计阶段，更加快速，大大缩短产品的研发周期，更好地适应市场需求。

3.3 成组夹具在机械制造工艺上的应用

通过成组夹具设计指导，采用同一种设备与工艺装置就可以完成类似的工件加工，从而形成良好的生产调度计划安排，减少品种更换带来的夹具更换时间，对于普通的单一零件而言，如果值不是很大，夹具的更换时间甚至比加工的时间还要长，大大影响到了工作效率。通过对成组夹具技术的应用，达到成组工艺流程制定，可以大大提高成组年产量。另外通过这种技术的运用，还可以以工艺设计与标准化为基础，实现计算机辅助工艺进程设计（CAPP）的成组夹具设计。[4]

3.4 成组夹具技术对生产组织管理的意义

成组夹具设计带来的现场改观就是产品的成组加工，会形成模块化生产，采用生产单元的组织形式，在一个单元内实现零件的加工。通过对加工对象的专业化与工艺流程化，为计算机辅助管理系统提供可能性。通过成组技术，将大量的信息进行分类，有助于建立良好的公用数据库系统，资源分享，提高管理成本，更加体现现代技术的优越性。[5]

4 成组夹具技术在铣加工中的应用

在机械加工过程中，常见的处理工序是指车、磨、钻、铣以及切割、刨等。某公司的小批量产品中有一组产品为两个结构零件，为了与其他的零件与内部组件进行有效连接，需要极高的加工精度，这样才能得到最准确的安装。加工件的外形主要包括多处斜角与凸台，在斜角度方向与两侧方向上的螺纹连接孔，这就造成了加工过程相对复杂，又没有一定的定位基准，在铣加工过程中劳动强度非常大。不过由于有三处的孔孔距不同，让成组夹具技术使用成为可能。

梁零件铣加工的工装主要包括底块、定位销钉、基座、压紧螺钉与装夹心轴、梁零件。基座的零件是成组夹具的核心，通过基座的心轴与定位销钉连接在底块上，并用压紧螺钉进行紧固，通过改变三个孔的距离定位，来对两种梁结构零件进行适应。使用成组夹具工装，可以将梁加工工序进行有效简化，转变为两个工步就能够完成，两种零件可以进行有效的互换加工，降低了劳动强度，生产效率提高近四倍，而且精度高，在此款产品的生产中起到重要作用。

利用铣插针零件工装，使其精度满足零件需求，降低了加工的难度与劳动强度，通过上下压块的设计可以与零件的尺寸保持一致，加工过程中增强了稳定性，适应于多种小零件的加工，大大提高经济效益。[6]

5 结束语

采用成组夹具技术，不但实现了传统机械加工的便利性，提高了经济效益，而且还能够为计算机辅助设计与工艺过程设计、计算机辅助制造等多种现代信息技术的运用奠定的基础，进一步推动了我国机械制造领域的发展。未来的机械加工业，会不断进行零件设计、分类设计、生产管理软件的设计，从而大大提高生产效率。

成组夹具技术在现代的机械加工业中已经得到广泛的应用，逐渐形成了独立的生产技术科学，随着我国现代技术的不断应用，成组夹具技术将会以更加全面的技术特点与优势在我国机械加工业中体现出更大的价值，推动我国机械制造业的产值与质量。

参考文献

[1]刘松林. 钻削壳体类零件轴向孔系的成组夹具设计[J]. 中国新技术新产品，2012，（17）.

[2]时鹏. 拉内孔单键槽成组夹具的设计与应用[J]. 成组技术与生产现代化，2012，（4）.

[3]张杰. 铣削加工生产中成组夹具设计[J]. 机床与液压，2011，（20）.

[4]王道林. 面向套类零件的成组夹具设计[J]. 机床与液压，2012，（4）.