孔明锁的数控加工工艺分析(附件)【字数：7646】
孔明锁作为承载历史文明与古代民间智慧的休闲益智玩具，虽然形状相对较简单，但精度要求较高且多手工制作，缺少批量生产。因此，为了提高使用体验并实现批量生产，选用新的材料及并制定相应的数控加工工艺是非常有必要的。本论文以孔明锁的十二方锁为研究对象，首先，通过图纸分析，了解零件的形状和尺寸要求，选择合适的原材料；其次，通过零件结构分析，确定加工设备、刀具、夹具及装夹方案；然后从切削用量和零部件的加工过程两个角度考虑，在两个方案中确定出最佳的批量生产方案，并制定了合理的加工工艺，借助UG软件通过仿真获得了数控加工程序；最后，通过对加工孔明锁实际加工时所遇到的一些问题进行分析，提出了相应的解决办法。
目 录
引 言 1
一、 孔明锁十二方锁零件介绍 1
（一） 零件的起源与发展 1
（二） 零件介绍 1
（三） 应用场合 2
（四） 外形结构分析 2
二、 加工工艺分析 3
（一） 工件选材 3
（二） 加工设备的选用 3
（三） 夹具的选用 4
（四） 刀具的选用 5
（五） 切削参数的选用 5
三、 孔明锁十二方锁零件的加工过程 6
四、虚拟装配及仿真加工 7
（一） 虚拟装配 8
（二） 仿真加工 10
五、 加工中出现的问题及优化措施 18
（一） 问题1 18
（二） 问题2 18
（三） 问题3 18
（四） 问题4 18
总 结 22
参考文献 23
谢 辞 24
引 言
在科技高速发展的当下，人们生活节奏加快，为提倡慢生活理念，同时丰富人们闲余的生活，古时民间的休闲益智玩具孔明锁受到了人们的喜爱。
孔明锁，又叫八卦锁，或鲁班锁。是中国古代民族传统的土木建筑固定结合器。它是依靠自身结构的连接支撑，因此，不需借助其它工具。
如今市场上出现的孔明锁大多是木质手工制作。不仅容易受损变形，影响其使用寿命，同时，木质材 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: #351916072#
料导致其不易进行大批量生产。为解决这些问题，给人们提供更好的休闲体验，本研究采用铝合金代替木质材料作为孔明锁的原材料。该材料不仅硬度高、精度高，外形更美观，且便于使用数控设备进行批量生产。对其进行仿真加工以便于更直观的探究零件结构，具有借鉴意义。
本论文将使用立式数控铣床对孔明锁十二方锁进行加工，通过对零件进行图纸分析和结构分析，确定零件的数控加工工艺，并对出现的问题进行分析，保证其尺寸精度，使得最后能获得拼装紧密和形态美观的孔明锁。
孔明锁十二方锁零件介绍
零件的起源与发展
孔明锁，相传是三国时期孔明（诸葛亮）根据八卦玄学的原理发明的一种智趣玩具，所以又被叫做八卦锁，曾广泛的流传于民间。是古代民族传统民间文化智慧的重要见证。它完全靠自身的结构连接支撑，不需要借助钉子或绳子等工具，就像一张纸对折一下就能够立的起来，展现一种看似简单，却凝结着不平凡的智慧。当然，还有另一个传说：“春秋时代鲁班工匠为了测试儿子是否聪明，用六根木条制作一件可拼可拆的玩具，叫儿子拆开。儿子忙碌一夜，终于拆开了。这种玩具后人便称作鲁班锁。”它起源于中国古代建筑中首创的榫卯结构。所以亦称别闷棍、六子联方、莫奈何、难人木等。近年来又逐渐得到人们的重视，它对放松身心，开发大脑，灵活手指都有好处，是老少皆宜的休闲智趣玩具。孔明锁看上去结构简单，其实内中奥妙无穷，不得方法，难以拆合。孔明锁发展至今已出现了很多种形式，孔明锁十二方锁便是其中一种。
零件介绍
本课题的主要研究对象为孔明锁十二方锁，顾名思义，即十二个方条通过其凹凸部分相互啮合组成的锁状零件，该零件的木制成品图如图11所示。
/
图11 木制孔明锁十二方锁成品图
应用场合
本课题研究的孔明锁十二方锁是一种古代民间休闲玩具，适用于各个年龄段的人们空闲时间把玩，在放松体验游戏乐趣的同时，发散思维增强动手动脑能力，是一款老少皆宜绿色环保的智趣休闲玩具。
外形结构分析
根据图11可以看出，孔明锁十二方锁为组合件，它是通过各件之间凹凸部分拼插而成。这些组合件共有十二个，每个件都是一个中间都有凹槽的小方条，其中的十一个件都是相同的，如图12所示，为其形状与尺寸图。剩下的一根与前述的十一根有所不同，表现在它的侧面有凹槽，如图13所示。这决定了它在整个拼装过程中起到了至关重要的作用，不管拼装还是拆解都要先找到它。
/
图12 小方条的形状及尺寸（十一根相同的）
/
图13 小方条的形状及尺寸（一根不同的）
通过对十二根小方条的分析，可以得到两种方条的加工要求，如下：
CNC1加工要求：
先加工成75mm×15mm×15mmmm的方条零件，再加工凹槽45mm×15mm×7.5mm。使用游标卡尺进行测量检验，同时保证外观无毛刺，无刀纹，无线痕，无漏加工。
CNC2加工要求：
在CNC1尺寸加工的基础上，完成侧面加工15×15×7.5的凹槽的任务。同样用游标卡尺进行尺寸测量，保证尺寸精度以及外观要求。
加工工艺分析
工件选材
本课题所分析的孔明锁十二方锁考虑的是外形美观耐用且可以进行批量生产，所以对材料的选择是易加工，耐腐蚀，耐磨损，且可以使用机床批量生产。传统工艺是用木材作为零件加工主体，大多数都是由民间的木匠采用传统手艺加工完成，其成品质地柔软，缺乏质感，外表缺乏金属光泽，时间一久影响外观、多次使用拼装拆卸还易磨损，导致拼合松散，降低使用寿命和游戏体验。考虑到铝块的密度低，硬度高，可以减少腐蚀与磨损，不易变形可大大加强其使用寿命，因此选择了铝材作为原材料。用铝块加工可使得零件外表光滑美观，有一定质感又不至于太重，利于各个年龄段人群方便把玩。另外，铝块成本低，加工性好，可在数控机床进行批量生产。综上所述，选择铝作为孔明锁十二方锁零件的材料是合理的。根据孔明锁十二方锁的图纸观和零件轮廓尺寸，最终选择100mm×100mm×25mm的铝块作为毛坯。
目 录
引 言 1
一、 孔明锁十二方锁零件介绍 1
（一） 零件的起源与发展 1
（二） 零件介绍 1
（三） 应用场合 2
（四） 外形结构分析 2
二、 加工工艺分析 3
（一） 工件选材 3
（二） 加工设备的选用 3
（三） 夹具的选用 4
（四） 刀具的选用 5
（五） 切削参数的选用 5
三、 孔明锁十二方锁零件的加工过程 6
四、虚拟装配及仿真加工 7
（一） 虚拟装配 8
（二） 仿真加工 10
五、 加工中出现的问题及优化措施 18
（一） 问题1 18
（二） 问题2 18
（三） 问题3 18
（四） 问题4 18
总 结 22
参考文献 23
谢 辞 24
引 言
在科技高速发展的当下，人们生活节奏加快，为提倡慢生活理念，同时丰富人们闲余的生活，古时民间的休闲益智玩具孔明锁受到了人们的喜爱。
孔明锁，又叫八卦锁，或鲁班锁。是中国古代民族传统的土木建筑固定结合器。它是依靠自身结构的连接支撑，因此，不需借助其它工具。
如今市场上出现的孔明锁大多是木质手工制作。不仅容易受损变形，影响其使用寿命，同时，木质材 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: #351916072#
料导致其不易进行大批量生产。为解决这些问题，给人们提供更好的休闲体验，本研究采用铝合金代替木质材料作为孔明锁的原材料。该材料不仅硬度高、精度高，外形更美观，且便于使用数控设备进行批量生产。对其进行仿真加工以便于更直观的探究零件结构，具有借鉴意义。
本论文将使用立式数控铣床对孔明锁十二方锁进行加工，通过对零件进行图纸分析和结构分析，确定零件的数控加工工艺，并对出现的问题进行分析，保证其尺寸精度，使得最后能获得拼装紧密和形态美观的孔明锁。
孔明锁十二方锁零件介绍
零件的起源与发展
孔明锁，相传是三国时期孔明（诸葛亮）根据八卦玄学的原理发明的一种智趣玩具，所以又被叫做八卦锁，曾广泛的流传于民间。是古代民族传统民间文化智慧的重要见证。它完全靠自身的结构连接支撑，不需要借助钉子或绳子等工具，就像一张纸对折一下就能够立的起来，展现一种看似简单，却凝结着不平凡的智慧。当然，还有另一个传说：“春秋时代鲁班工匠为了测试儿子是否聪明，用六根木条制作一件可拼可拆的玩具，叫儿子拆开。儿子忙碌一夜，终于拆开了。这种玩具后人便称作鲁班锁。”它起源于中国古代建筑中首创的榫卯结构。所以亦称别闷棍、六子联方、莫奈何、难人木等。近年来又逐渐得到人们的重视，它对放松身心，开发大脑，灵活手指都有好处，是老少皆宜的休闲智趣玩具。孔明锁看上去结构简单，其实内中奥妙无穷，不得方法，难以拆合。孔明锁发展至今已出现了很多种形式，孔明锁十二方锁便是其中一种。
零件介绍
本课题的主要研究对象为孔明锁十二方锁，顾名思义，即十二个方条通过其凹凸部分相互啮合组成的锁状零件，该零件的木制成品图如图11所示。
/
图11 木制孔明锁十二方锁成品图
应用场合
本课题研究的孔明锁十二方锁是一种古代民间休闲玩具，适用于各个年龄段的人们空闲时间把玩，在放松体验游戏乐趣的同时，发散思维增强动手动脑能力，是一款老少皆宜绿色环保的智趣休闲玩具。
外形结构分析
根据图11可以看出，孔明锁十二方锁为组合件，它是通过各件之间凹凸部分拼插而成。这些组合件共有十二个，每个件都是一个中间都有凹槽的小方条，其中的十一个件都是相同的，如图12所示，为其形状与尺寸图。剩下的一根与前述的十一根有所不同，表现在它的侧面有凹槽，如图13所示。这决定了它在整个拼装过程中起到了至关重要的作用，不管拼装还是拆解都要先找到它。
/
图12 小方条的形状及尺寸（十一根相同的）
/
图13 小方条的形状及尺寸（一根不同的）
通过对十二根小方条的分析，可以得到两种方条的加工要求，如下：
CNC1加工要求：
先加工成75mm×15mm×15mmmm的方条零件，再加工凹槽45mm×15mm×7.5mm。使用游标卡尺进行测量检验，同时保证外观无毛刺，无刀纹，无线痕，无漏加工。
CNC2加工要求：
在CNC1尺寸加工的基础上，完成侧面加工15×15×7.5的凹槽的任务。同样用游标卡尺进行尺寸测量，保证尺寸精度以及外观要求。
加工工艺分析
工件选材
本课题所分析的孔明锁十二方锁考虑的是外形美观耐用且可以进行批量生产，所以对材料的选择是易加工，耐腐蚀，耐磨损，且可以使用机床批量生产。传统工艺是用木材作为零件加工主体，大多数都是由民间的木匠采用传统手艺加工完成，其成品质地柔软，缺乏质感，外表缺乏金属光泽，时间一久影响外观、多次使用拼装拆卸还易磨损，导致拼合松散，降低使用寿命和游戏体验。考虑到铝块的密度低，硬度高，可以减少腐蚀与磨损，不易变形可大大加强其使用寿命，因此选择了铝材作为原材料。用铝块加工可使得零件外表光滑美观，有一定质感又不至于太重，利于各个年龄段人群方便把玩。另外，铝块成本低，加工性好，可在数控机床进行批量生产。综上所述，选择铝作为孔明锁十二方锁零件的材料是合理的。根据孔明锁十二方锁的图纸观和零件轮廓尺寸，最终选择100mm×100mm×25mm的铝块作为毛坯。
版权保护: 本文由 hbsrm.com编辑，转载请保留链接: www.hbsrm.com/jxgc/mjsk/231.html
