台阶轴零件的编程及仿真加工.docx

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台阶轴零件的编程及仿真加工

台阶轴零件的编程及仿真加工

教学内容

任

务

目

标

一、任务描述

图所示台阶轴零件，材料硬铝合金，毛坯为Ф40mm长棒料，使用CKA6150数控车床，单件生产，编写加工程序，运用VNUC软件进行仿真加工。

二、知识目标

1．熟悉台阶轴的加工工艺

2．掌握G00/G01和G71/G70指令及应用

3．学习仿真加工中对刀操作

三、技能目标

1.具有拟定工艺文件的初步能力

2.具有使用G00/G01和G71/G70指令编写台阶轴加工程序的能力

3.具有使用仿真软件验证台阶轴程序正确性的能力

四、素质目标

1.培养学生认真负责的工作态度和一丝不苟的工作作风

2.培养质量意识、守时意识和规范意识

相

关

知

识

一、加工工艺

1．切削用量的选择

切削用量包括背吃刀量ap、进给量F和主轴转速n（切削速度）。

粗加工时，在条件允许的情况下，尽可能选择较大的背吃刀量，减少走刀次数，提高生产率；精加工时，通常选较小的背吃刀量，保证加工精度及表面粗糙度。

粗加工时，在保证刀具、机床、工件刚度等前提下，选用尽可能大的进给量；精加工时，进给量主要受表面粗糙度的限制，当表面粗糙度要求较高时，应选较小的进给量。

主轴转速要根据允许的切削速度来选择，在保证刀具的耐用度及切削负荷不超过机床额定功率的情况下选定切削速度。

粗车时，背吃刀量和进给量均较大，故选较低的切削速度；精车时选较高的切削速度。

2．车削加工刀具

外圆车刀用于切削圆柱面、圆锥面和端面；

切槽刀用于切槽；

螺纹车刀用于切削公制螺纹；

中心钻用于钻中心孔；

麻花钻用于孔的粗加工；

内孔车刀用于加工内孔表面。

数控车刀按照刀具材料可以分为高速钢刀、硬质合金刀等。

3．数控加工工艺文件

4．台阶轴的车削方式

相邻两圆柱体直径差较小时可用车刀一次车出，如图（a）所示，加工路线为A→B→C→D→E。

相邻两圆柱体直径差较大时采用分层切削，如图（b）所示，粗加工路线为A1→B1、A2→B2、A3→B3,精加工路线为A→B→C→D→E。

（a）（b）

5．圆锥面的车削方式

（1）圆锥面尺寸

（2）圆锥面车削方式

（a）（b）

圆锥面车削方式如图所示，车削方式比较见下表。

二、编程基础

1.G00快速点定位指令

（1）功能：

刀具以点位控制方式从刀具所在位置快速移动到目标点。

（2）指令格式：

G00X（U）Z（W）；

其中：

X（U）、Z（W）—目标点坐标值

（3）注意事项

（4）【举例】零件如下图所示，编写从起点T快速移动到目标点A和从起点E快速移动到目标点T的程序段。

2.G01直线插补指令

（1）功能：

该指令使刀具以给定的进给速度，从所在点出发，直线移动到目标点。

（2）指令格式：

G01X（U）Z（W）F；

其中：

X（U）、Z（W）—目标点坐标

F—进给速度

（3）注意事项

（4）【举例】

【例1】为上图所示零件编写精加工程序。

【例2】高台阶轴如图所示，毛坯直径40mm，背吃刀量2.5mm，编写粗精车程序。

【例3】圆锥面如图所示，毛坯直径40mm，背吃刀量2.5mm，编写粗精车程序。

（5）G01拓展功能

1）功能：

在相邻轨迹线之间自动插补倒直角或倒圆角，如图所示。

注意数控车床一般具有此功能，部分仿真软件没有此功能。

2）指令格式：

倒圆角格式：

G01X（U）RF；

倒直角格式：

G01X（U）CF；

其中：

X（U）、Z（W）—相邻直线的交点坐标（如图1-2-7中D点）

R—倒圆角的圆弧半径

C—D点相对倒角起点B的距离

3）注意事项

4）【举例】利用倒直角和倒圆角功能编写图示零件的精加工程序。

3.G71粗加工复合循环指令

（1）功能：

该指令只需指定粗加工背吃刀量、精加工余量和精加工路线，系统便可自动给出粗加工路线和加工次数，完成内、外圆表面的粗加工。

图为G71指令循环路线。

其中A为刀具循环起点，执行粗加工复合循环时，刀具从A点移动到C点，粗车循环结束后，刀具返回A点。

（2）指令格式：

G71U（△d）R（e）；

G71P（ns）Q（nf）U（△u）W（△w）；

其中：

△d—每次的背吃刀量，用半径值指定；一般45钢件取1~2mm，铝件取1.5~3mm

e—每次X向退刀量，用半径值指定；一般取0.5~1mm

ns—精加工轮廓程序段中的开始程序段号

nf—精加工轮廓程序段中的结束程序段号

△u—X方向精加工余量，一般取0.5mm，加工内轮廓时为负值

△w—Z方向精加工余量，一般取0.05~0.1mm

（3）注意事项

（4）应用：

棒料毛坯的粗加工

4.G70精加工复合循环指令

（1）功能：

去除精加工余量。

（2）指令格式：

G70P（ns）Q（nf）；

（3）注意事项

（4）应用：

用于精加工，切除G71指令粗加工后留下的加工余量。

三、仿真加工

试切法对刀步骤：

试切削外圆→测量试切削直径→设置X向补正→试切削端面→设置Z向补正

任

务

实

施

一、图样分析

零件加工表面有

、

、

外圆柱面和1:

2圆锥面及倒角等，表面粗糙度分别为Ra1.6和Ra3.2。

二、加工工艺方案制定

1.加工方案

2.刀具选用

3.加工工序

三、编制加工程序

1.尺寸计算

单件小批量生产，精加工零件轮廓尺寸一般取极限尺寸的平均值。

编程尺寸=基本尺寸+（上偏差+下偏差）/2

2．加工程序

四、仿真加工

1.启动软件；2.选择机床与数控系统；3.激活机床；4.回零；5.设置工件并安装；6.选择刀具并安装；7.输入O121号加工程序；8.试切法对刀；9.自动加工；10.测量尺寸

同

步

训

练

应知训练：

应知训练

应会训练1

应会训练2

任

务

评

价

数字化仓库评估规范

1范围

本文件规定了数字化仓库评估的基本原则与评估指标构成及评估内容，并提供了评估指标体系的构建和评估分析方法。

本文件适用于为通用型仓库及库区数字化评估提供指导和参考依据，其他专业型仓库可参照执行。

2规范性引用文件

下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。

其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。

GB/T15425商品条码128条码

GB/T16986商品条码应用标识符

GB/T18768-2002数码仓库应用系统规范

GB/T21072通用仓库等级

GB/T25486-2010网络化制造技术术语

GB/T33745-2017物联网术语

3术语和定义

GB/T18768-2002、GB/T25486-2010、GB/T33745-2017界定的以及下列术语和定义适用于本文件。

3.1

数字化digitalization

以数字形式表示（或表现）生产、组织、管理活动的数据。

具体地说，也就是将人、物及对应的活动转化为数字码，并由计算机系统处理与保存。

在信息化时代，数字化已经变成代表信息化程度的一个重要指标。

[来源：

GB/T25486-2010,2.54有修改]

3.2

数字化仓库digitalwarehouse

以仓储活动为基础，以数字化技术为手段，用数据连接仓储活动各环节，对仓储活动过程进行规划、管理、诊断和优化的实施单元。

3.3

物联网internetofthings；IoT

通过感知设备，按照约定协议，连接物、人、系统和信息资源，实现对物理和虚拟世界的信息进行处理并做出反应的智能服务系统。

[来源：

GB/T33745-2017,2.1.1]

3.4

电子仓单electronicwarehousereceipt

仓库保管人在与存货人签订仓储保管合同的基础上，按照行业惯例，以外观检查、单证审查为一般原则，对存货人所交付的仓储物进行验收之后出具的电子权利凭证。

3.5

物联网设备IoTdevices

能够采集或监控对象信息，并提供互联网接入的终端设备。

[来源：

GB/T33745-2017,2.1.9有修改]。

3.6

物联网设备管理平台IoTdevicemanagementplatform

实现对物联网设备进行远程监管、数据传输、系统升级、故障排查、生命周期管理等功能的互联网平台。

3.7

数字化仓库管理系统digitalwarehousemanagementsystem

应用数字化技术，配套数字化仓库运营与管理，实现仓储活动可视化、仓库作业流程自动化或少人化运行、可开具电子仓单的高效、协同、便捷仓库管理软件。

[来源：

GB/T18768-2002,3.5.3,有修改]

4基本原则与框架

4.1时效性

评估能够反映全国数字化仓库建设和改造的发展现状和趋势。

4.2可操作性

评估指标易于选取，评估方法便捷有效。

4.3客观性

评估以企业仓库的实际情况为基础，以真实可靠、准确的材料、数据和文件为依据，无（尽量减少）人工干预。

5评估指标构成

5.1概述

数字化仓库评估应按照水平与能力评估和供应链协同与可持续发展评估两个部分构成，数字化仓库水平与能力评估和供应链协同与可持续发展评估能共同反映数字化仓库综合能力。

5.2水平与能力评估指标

5.2.1水平与能力评估的一级指标应包含基本要求、数字化基础、数字化应用、综合集成与创新。

5.2.2一级指标中对应二级指标应包括以下内容，基本要求指标项对应的二级指标应包含企业要求、人员组织要求、制度要求和设施设备要求；数字化基础指标项对应的二级指标应包含基础设施、仓库管理系统和数据安全；数字化应用指标项对应的二级指标应包含物联网应用、数字化仓库管理系统和风险管理；综合集成与创新指标项对应的二级指标应包含平台化、综合集成、创新能力。

5.2.3二级指标中对应三级指标的主要部分应包括以下内容，企业要求指标项对应的三级指标应包含企业基本条件、数字化仓库规划与实施、数字化仓库资金投入；人员组织要求指标项对应的三级指标应包含数字化工作规范、企业数字化领导机构设置、人员数字化应用水平；制度要求指标项对应的三级指标应包含企业数字化培训制度、数字化岗位责任制度、数字化工作考核和惩奖制度、风控制度；设施设备要求指标项对应的三级指标应包含机械化、设备安全；基础设施指标项对应的三级指标应包含数据传输、数据中心、云平台；仓库管理系统指标项对应的三级指标应包含基本功能、作业流程管理、电子单证、主数据标准化；数据安全指标项对应的三级指标应包含数据加密和备份、通讯网络风险防范、运维保障；物联网应用指标项对应的三级指标应包含物联网设备、数据采集、物联网设备管理、监测与控制；数字化仓库管理系统指标项对应的三级指标应包含数字化管理、编码管理、电子仓单；风险管理指标项对应的三级指标应包含安全管理、风险管理；平台化指标项对应的三级指标应包含IT架构、物联网设备管理平台；综合集成指标项对应的三级指标应包含企业内部集成、企业之间集成；创新能力指标项对应的三级指标应包含决策优化。

5.3供应链协同与可持续发展评估指标

5.3.1供应链协同与可持续发展评估的一级指标应包含供应链协同与可持续发展。

5.2.2供应链协与可持续发展指标项对应的二级指标应包含供应链协同和可持续发展。

5.3.3二级指标对应的三级指标应包括以下内容，供应链协同指标项对应的三级指标应包含业务协同、客户满意水平；可持续发展指标项对应的三级指标应包含环境效益、经济效益和社会效益。

6评估内容

6.1概述

按照评估指标构成的要求，评估内容应按照水平与能力和供应链协同与可持续发展两个部分展开，并进一步给出对应的具体的评估内容和要素。

水平与能力包含基本要求、数字化基础、数字化应用、综合集成与创新等四个主要方面。

6.2水平与能力

6.2.1基本要求

6.2.1.1企业要求

企业要求评估包含：

a）企业基本条件，包含如下评估要素：

——应具备仓储经营资质（营业执照经营范围），无不良经营行为；

——仓库基础设施与条件应符合GB/T21072所规定的仓库四星级要求。

b）数字化仓库规划与实施，包含如下评估要素：

——企业数字化仓库建设规划的制定情况，包括数字化仓库建设与企业发展战略是否相符，数字化仓库建设相关的成文规划制定等；

——企业数字化仓库建设专项规划实施与落实情况。

c）数字化仓库资金投入，包含如下评估要素：

——数字化仓库建设的专门计划和预算制定情况；

——数字化仓库建设的单独计划和预算，各阶段资金投入计划制定和落实情况。

6.2.1.2人员组织要求

人员组织要求评估建设包含：

a）数字化工作规范，包括如下评估要素：

——各岗位的数字化操作进行成文规范制定情况，包括与仓储活动相关的软件、硬件、设备等操作规范；

——各岗位的数字化工作规范实施和落实情况，包括但不限于与工作规范配套的考核，惩奖等。

b）企业数字化领导机构设置，企业数字化工作领导机构设置情况；

c）人员数字化应用水平,包括如下评估要素：

——数字化仓库建设和管理相关人员的数字化应用水平，包含数字化应用系统和设备的操作、维护及支持二次开发的能力；

——企业配套数字化仓库相关人员的数字化应用水平，包含企业决策层、管理层等核心部门人员数字化应用系统的使用水平。

6.2.1.3制度要求

制度要求评估包含：

a）企业数字化培训制度，包括如下评估要素：

——培训制度的成文制定情况，包含数字化培训制度的制定以及与之配套的成文发布；

——企业管理层和普通员工进行定期数字化工作培训落实情况。

b）数字化岗位责任制度,包括如下评估要素：

——制定成文的数字化工作岗位责任制度

——数字化工作岗位责任制度实施和落实情况。

c）数字化工作考核和惩奖制度,包括如下评估要素：

——数字化工作考核奖惩制度的制定情况，包含惩奖制度的成文制定；

——数字化工作考核奖惩制度的实施和效果。

d）风控制度,与数字化仓库建设相关的战略、经营、财务、市场、法律风险防范制度的情况。

6.2.1.4设备设施要求

设备设施要求评估包含：

a）机械化,仓储活动作业中机械设备使用覆盖程度；

b）设备安全，包括机械设备根据有关安全要求,必须装设合理、可靠、不影响操作的安全装置。

6.2.3数字化基础

6.2.3.1基础设施

基础设施评估包含：

a）数据传输,包括如下评估要素：

——应用互联网或5G网络等通信技术，仓库网络覆盖情况；

——仓库数据传输水平，包括网络带宽支持仓储活动的流程、图片、视频等数据传输情况。

b）数据中心,数据中心的建设情况。

包括数据中心建设在容量、规模、安全方面是否满足数字化仓库阶段建设需求，以及是否符合国际标准、国家标准或行业标准的要求；

c）云平台，企业在云服务上的应用情况。

包括支撑企业运营系统云端部署情况。

6.2.3.2仓库管理系统

仓库管理系统评估包含：

a）基本功能，参照GB/T18768-2002数码仓库应用系统规范要求实现仓库管理系统的基本功能，如基础数据管理、入库管理、出库管理、财务结算管理以及报表管理等；

b）作业流程管理，仓储活动作业流程化的执行情况，包含出\入库计划、装卸、分拣、盘点、出/入库验收等流程制定与执行；

c）电子单证，电子单证的应用和管理情况，包括电子单证信息交换和信息共享能力，单证数据无纸化的程度，技术规范是否符合国际标准、国家标准或行业标准的要求；

d）主数据标准化，信息编码的统一程度，包括仓储物、人员、储位等主要信息的技术规范是否符合国际标准、国家标准或行业标准的要求；

6.2.3.3数据安全

数据安全评估包含：

a）数据加密和备份，配套数字化仓库的数据加密的技术应用以及云备份或者异地数据备份的应用情况；

b）通讯网络风险防范，实体风险、硬件风险、软件风险、管理风险的评估与防范措施是否科学合理落实到位；

c）运维保障，信息安全等级保护实施情况，计算机和无网络安全保护情况设施设备和系统安全保护情况，安全管理和防范机制建设情况。

6.2.4数字化应用

6.2.4.1物联网应用

物联网评估包含：

a）物联网设备，物联网设备在仓库作业中覆盖情况。

包括装卸、分拣、盘点、验收等环节物联网设备应用覆盖；

b）数据采集，物联网设备在仓储活动中的数据采集情况，包括仓储物、仓库环境、人员、设备、运输工具等数据，由物联网设备采集的覆盖率；

c）物联网设备管理，物联网设备集中管理情况，包括物联网设备管理、数据采集、监测和控制等采用应用系统统一管理的实施；

d）监测与控制，仓储物保管区域的物联网设备支持侦测与控制，包括但不限于盘点、抽检等。

6.2.4.2数字化仓库管理系统

数字化仓库管理系统评估包含：

a）数字化管理，包括如下要素:

——仓储物、人员、设备、运载工具、储位等关键数据是否完全由物联网设备提供。

——电子合同的数字化应用情况，采用公私钥的认证体系提高电子合同签署的安全性和有效性，在合同签署完毕后，通过区块链技术对用户的电子签名、合同内容以及签署的过程进行归档存证；

——对应仓储活动中作业流程的无人化水平，包括作业流程自动化执行情况、作业环节人工干预程度，作业流程可跟踪、可追溯等。

b）编码管理,按照GB/T16986、GB/T15425要求，应用GS1的实施情况，包括GS1在仓储物、人员、设备、储位中的应用；

c）电子仓单,包括如下要素：

——电子仓单标准应用情况，包括按照仓单标准（包括国家、行业、地方、团体标准等）要求开具；开具的电子仓单是否能够被互联网法院、第三方认证机构验证、存证；

——电子仓单使用情况，包括由数字化仓库管理系统开具，仓储物所有者在网络终端上可查验、可提货的电子仓单。

d）订单处理，仓储活动中多个订单（计划）协同处理情况，包括入库、出库、移库、过户、盘点等；

e）服务延伸，包括如下要素：

——配送服务能力，包括订单、库存、运输处理能力；

——加工服务能力，包括订单、深加工、产品管理等处理能力；

——金融服务能力，包括应用区块链、电子仓单实现仓单质押等金融服务。

6.2.4.3风险管理

数据安全与风险管理评估包含：

a）安全管理，建立和贯彻数据、数字化设备安全管理体系情况，包括但不限于仓储物异常、人员异常、业务流程异常等预警机制等。

多订单对应仓储活动业务处理水平；

b）风险管理，包括如下要素：

——仓储物保管事中风险控制情况，包括仓储物在保管期间发生的非仓库正常作业产生的异常，应由数字化仓库所提及的物联网设备或软件系统发出预警，并通知到保管人及仓储物所有者；

——仓储物保管后中风险控制情况，包括仓储物在保管期间发生的非仓库正常作业产生的位移，应能够及时中止。

6.2.5综合集成与创新

6.2.5.1平台化

平台化评估包含如下要素：

a）IT架构，系统云架构设计水平，包括企业私有云、混合云在架构设计中的应用；

b）数字化仓库平台，数字化仓库管理系统平台化应用情况，包含多仓库管理、多分支机构所属仓库集中管理等；

c）物联网设备管理平台，物联网设备管理平台建设情况，包括物联网设备集中管理，监控、故障排除、升级服务等。

6.2.5.2综合集成

综合集成评估包含：

a）企业内部集成，包括如下要素：

——在实现了数字化仓库管理平台基础上，通过与其它系统（平台）（如ERP,CRM等）的纵向集成，构造了统一企业数字化平台；

——统一身份认证的应用情况。

基于公私钥的统一身份认证体系，将有助于提高整体的信息安全级别，另一方面又能在不改变现有用户与站点依附关系的前提下，打通各个节点的用户互认，实现用户跨站点、跨应用的身份认证。

b）企业之间集成，包括通过专用接口或者公共标准与仓库上下游企业业务系统之间实现数据交换、共享。

6.2.5.3创新能力

创新能力评估包含：

a）数字化孪生仓库研制，字孪生仓库研制和应用程度；数字化孪生仓库研发情况，包括流程可视化、场景可视化、可视化控制与同步等；

b）决策优化，包括如下要素：

——数字化技术在企业决策优化中的应用水平；是否具备储位（堆位）推荐优化，包括应用大数据、人工智能实现储位优化；

——分拣、配送优化，包括应用人工智能、数据挖掘实现分拣、配送路径优化；

——订单、库存优化，包括应用数据挖掘技术实现根据业务量预估订单量；根据仓库分析货物品种优化等。

c）研发与专利,新技术和专利建设情况。

新技术研发和专利制定情况，包括新技术研发的程度，专利制定的数量等。

6.3供应链协同与可持续发展

6.3.1供应链协同

供应链协同评估包含：

a）业务协同,包括如下要素：

——仓库周转率、吞吐量、存货、提货时间等的当前水平与历史、区域（省/市）、行业水平对比情况；

——订单响应率、安全作业持续时间当前水平与历史、区域（省/市）、行业水平对比情况。

b）客户满意水平，客户满意程度当前水平与历史、区域（省/市）、行业水平对比情况。

6.3.2可持续发展

可持续发展评估包含但不限于：

c）环境效益，仓库能耗环境效益方面的当前水平与历史水平对比情况仓库单位容积能耗、单位面积（容积）仓储吞吐量当前水平与历史、区域（省/市）、行业、全国水平对比；

d）经济效益，仓库运营收入、成本、利润率的当前水平与历史、省（市）、行业水平对比；

e）社会效益，包括如下要素：

——仓库安全作业持续时间当前水平与历史、区域（省/市）、行业水平对比；

——仓库企业社会贡献率（税收、就业）与历史、区域（省/市）、行业水平对比，包括税收贡献和引进数字化人才等。

7评估指标体系构建与评估分析方法

数字化仓库的评估指标体系构建与步骤和具体的评估分析方法参见附录A。

附录A

（规范性）

数字化仓库评估指标体系构建及评估分析方法

A.1评估指标体系构建

A.1.1构建原则

评估指标体系构建应遵循以下原则：

a）评估指标体系应与本文件规定的基本原则、评估指标构成与评估内容相对应。

评估体系中的一级指标和二级指标应符合本文件5.2和5.3的规定，三级主要指标项应包含5.2和5.3所规定的三级指标项，企业可根据产业特点和仓库类型在评估内容基础上对三级指标进行适度补充；