畢業(yè)設計---中國象棋棋盤與棋子的設計與加工

1、<p><b>　　新鄉(xiāng)職業(yè)技術學院</b></p><p><b>　　畢業(yè)設計（論文）</b></p><p>　　題 目 中國象棋棋盤與棋子的設計與加工 </p><p>　　系 別 數(shù)控技術系 </p><p>　　學生姓名 </p

2、><p>　　學 號 </p><p>　　專業(yè)名稱 </p><p>　　指導教師 </p><p>　　年 月 日</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><

3、;b>　　內(nèi)容摘要1</b></p><p><b>　　前 言2</b></p><p>　　第1章 中國象棋的簡介3</p><p>　?。ㄒ唬┲袊笃宓钠鹪磁c發(fā)展3</p><p><b>　　（二）象棋介紹3</b></p><p>

4、;　?。ㄈ┲袊笃逵螒蛞?guī)則3</p><p>　　第二章 數(shù)控機床概述5</p><p>　　（一）數(shù)控機床的產(chǎn)生與發(fā)展5</p><p>　?。ǘ?shù)控機床的特點5</p><p>　?。ㄈ?shù)控機床分類5</p><p>　　第三章 中國象棋的設計7</p><p>　　（

5、一）中國象棋的設計理念7</p><p>　　（二）象棋的草圖設計及繪制7</p><p>　?。ㄈ┫笃鍖嶓w造型7</p><p>　　第四章 中國象棋的數(shù)控加工12</p><p>　　（一）中國象棋加工工藝分析12</p><p>　?。ǘ┲袊笃寮庸み^程17</p><p&g

6、t;　　（三）成品展示24</p><p><b>　　結 語27</b></p><p><b>　　謝 辭28</b></p><p><b>　　參考文獻29</b></p><p>　　內(nèi)容摘要：數(shù)控技術及數(shù)控裝備已成為關系國家戰(zhàn)略和體現(xiàn)國家綜合實力

7、水平的重要基礎性產(chǎn)業(yè)，其水平高低是衡量一個國家制造業(yè)現(xiàn)代化程度的核新標志。數(shù)控技術的應用不但給傳統(tǒng)制造業(yè)帶來了革命性的變化，使制造業(yè)成為工業(yè)化的象征。數(shù)控技術是現(xiàn)代制造業(yè)實現(xiàn)自動化、柔性化、集成化生產(chǎn)的基礎，離開了數(shù)控技術，先進制造技術就成了無本之木。</p><p>　　本論文主要介紹象棋的設計原理與加工，結合繪圖軟件、數(shù)控仿真軟件以及實際操作加工。涵蓋了從設計棋子到加工實體模型的整個過程。</p>

8、<p>　　關鍵詞：數(shù)控機床 操作 象棋設計 加工</p><p>　　Abstaract：Numerical control technology and numerical control equipment has become a national strategy relationship and reflect the national comprehensive strength

9、 level of important basic industry, it’s levei is the measure of a country manufacturing modernization degree of nuclear new mark.Not only the numerical control technology application for the traditional manufacturing in

10、dustry has brought the revolutionary change, causes the manufacturing industry to become the industrialization the sym</p><p>　　This paper mainly introduces the design principle and processing chess, combine

11、d with the drawing software, numerical simulation software and the actual operation process. From the design covers the piece to processing entity model of the whole process. </p><p>　　Keywords: Numerical co

12、ntrol machine ；operation； chess design；processing</p><p><b>　　、</b></p><p><b>　　前 言</b></p><p>　　數(shù)控技術是實現(xiàn)工業(yè)自動化的一門基礎技術，在工業(yè)生產(chǎn)中越來越得到廣泛的應用。數(shù)控機床問世以來，數(shù)控技術大幅度推進了制

13、造技術與制造業(yè)的發(fā)展，數(shù)控技術應用課程在我國已成為各大院校機電類專業(yè)的主要課程之一。數(shù)控技術是一門綜合性專業(yè)技術，涉及到設計、工藝、機床、夾具、材料、數(shù)字控制、電機、檢測等等。特別是CAD/CAM一體化技術、FMS、CIMS、它們是集設備、信息、物流、能量流與一體的綜合的自動化設計與制造系統(tǒng)，而是一門綜合設計、工藝、制造及自動控制的多科學交叉型的科學技術。數(shù)控機床和加工中心是典型的機電一體化產(chǎn)品，同時又是用于產(chǎn)品制造的機電一體化生產(chǎn)設備

14、。</p><p>　　目前，隨著數(shù)控技術的發(fā)展，數(shù)控機床已經(jīng)成為我國在用機床的主流，在數(shù)控銑削中，對于非圓曲線、曲面、圓角、倒角的加工，當機床內(nèi)存容量較小時，如何使技工程序變得簡潔對實現(xiàn)加工來說，有著很重要的實際意義，相對普通程序編制更加容易和靈活。</p><p>　　本文通過中國象棋的設計與加工實例紹數(shù)控車削加工和數(shù)控銑削加工中注意的問題，以及數(shù)控車床和加工中心在操作方面的不同和容易

15、出現(xiàn)的問題。通過對中國象棋的設計與加工課題的研究來全面了解工件加工與制造的整個過程。本課題的最大特點是將所學知識進行聯(lián)合，綜合了設計、制圖、仿真、數(shù)控機床操作等各個方面。避免了學生普遍存在的眼高手低現(xiàn)象。</p><p>　　第1章 中國象棋的簡介</p><p>　?。ㄒ唬?、中國象棋的起源與發(fā)展</p><p><b>　　1、象棋的起源</b&g

16、t;</p><p>　　象棋，又稱中國象棋，是傳統(tǒng)的古老棋種。象棋作為我國傳統(tǒng)的文化娛樂用品，其歷史源遠流長。作為傳統(tǒng)文化的一部分，象棋具有廣泛的社會影響力，是一種深受廣大群眾喜愛的棋類，基礎極為深厚。象棋融匯了古代戰(zhàn)爭與和平的思想和意識。中國象棋是中華民族幾千年歷史文化的瑰寶，有著悠久的歷史，源遠流長博大精深，內(nèi)容極其豐富。象棋除具有雅俗共賞的娛樂性外，還兼有體育競技，藝術欣賞等功能于一身，可以說象棋是高度濃

17、縮了的我國古代歷史文化的結晶中國象棋具有悠久的歷史，它的出現(xiàn)代表著中國民族的智慧結晶。中國象棋的起源還要追溯到遠古時期， </p><p><b>　　2、象棋的發(fā)展</b></p><p>　　早期的象棋，棋制由棋、箸、局等三種器具組成。兩方行棋，每方六子，分別為：梟、盧、雉、犢、塞（二枚）。棋子用象牙雕刻而成。箸，相當于骰子，在棋之前先要投箸。</p>

18、<p>　　秦漢時期出現(xiàn)雛形，秦漢時期，塞戲頗為盛行，古代象棋具時又稱塞戲為"格五"。三國時期，象棋的形制不斷地變化，并已和印度有了傳播關系。</p><p>　　唐代以前，象棋只有將、車、馬、卒4個兵種。宋晁無咎的“廣象棋”有棋子32個，與現(xiàn)代象棋棋子總數(shù)相同，但是不知道棋盤上有沒有河界。</p><p>　　宋代，中國象棋基本定型，除了因火藥的發(fā)明增加

19、了“炮”之外，還增加了“士”、“象”。</p><p>　　到了明代，可能為了下棋和記憶的方便，才將一方面的“將”改為“帥”，和現(xiàn)代中國象棋一樣了。</p><p>　　直至今日象棋作為一項體育運動傳到了各個國家。</p><p><b>　?。ǘ?、象棋介紹</b></p><p><b>　　1、棋子介紹&

20、lt;/b></p><p>　　棋子共有三十二個，分為紅黑兩組，各有十六個，由對弈的雙方各執(zhí)一組。兵種是一樣的，分為七種：帥（將）、仕、相（象）、車、馬、炮、兵（卒）。</p><p>　　紅方持有棋子：帥一個，仕、相、車、馬、炮各兩個，兵五個。</p><p>　　黑方持有棋子：黑方有將一個，士、象、車、馬、炮各兩個，卒五個。</p><

21、;p>　　其中帥與將；仕與士；相與象；兵與卒的作用完全相同，僅僅是為了區(qū)別紅棋和黑棋而已。 </p><p><b>　　2、棋盤介紹</b></p><p>　　棋子活動的場所，叫作“棋盤”。在長方形的平面上，繪有九條平行的豎線和十條平行的橫線相交組成，共有九十個交叉點，棋子就擺在交叉點上。中間部分，也就是棋盤的第五，第六兩橫線之間末畫豎線的空白地帶稱為“河界

22、”。兩端的中間，也就是兩端第四條到第六條豎線之間的正方形部位，以斜交叉線構成“米”字方格的地方，叫作“九宮”，在中國象棋的棋盤中間，常有一區(qū)空隙，上寫有“楚河”、“漢界”字樣，做為紅方和黑方的分界線。這是以下棋比喻歷史上西楚霸王項羽與漢高祖劉邦之間的一場楚漢相爭。</p><p>　?。ㄈ?、中國象棋游戲規(guī)則</p><p>　　帥（將）：紅方為“帥”，黑方為“將”。帥和將是棋中的首腦，是

23、雙方竭力爭奪的目標。它只能在"九宮"之內(nèi)活動，可上可下，可左可右，每次走動只能按豎線或橫線走動一格。帥與將不能在同一直線上直接對面，否則走方判負。</p><p>　　仕（士）：仕（士）是將（帥）的貼身保鏢，它也只能在九宮內(nèi)走動。它的行棋路徑只能是九宮內(nèi)的斜線。</p><p>　　象（相）：紅方為“相”，黑方為“象”。相（象）的主要作用是防守，保護自己的帥（將）。它的

24、走法是每次循對角線走兩格，俗稱“象飛田”。相（象）的活動范圍限于"河界"以內(nèi)的本方陣地，不能過河，且如果它走的"田"字中央有一個棋子，就不能走，俗稱“塞象眼”。</p><p>　　車（jū　車）：車在象棋中威力最大，無論橫線、豎線均可行走，只要無子阻攔，步數(shù)不受限制。因此，一車可以控制十七個點，故有“一車十子寒”之稱。</p><p>　　炮：炮在

25、不吃子的時候，走動與車完全相同，但炮在吃子時，必須跳過一個棋子，我方的和敵方的都可以，俗稱“炮打隔子”</p><p>　　馬 ：馬走日與蹩馬腿，馬走動的方法是一直一斜，即先橫著或直著走一格，然后再斜著走一個對角線，俗稱“馬走日”。馬一次可走的選擇點可以達到四周的八個點，故有"八面威風"之說。如果在要去的方向有別的棋子擋住，馬就無法走過去，俗稱“蹩馬腿”。</p><p&g

26、t;　　兵（卒）：紅方為“兵”，黑方為“卒”。兵（卒）在未過河前，只能向前一步步走，過河以后，除不能后退外，允許向前、左、右移動，但也只能一次一步，即使這樣，兵（卒）的威力也大大增強，故有“過河的卒子頂半個車”之說。</p><p>　　第二章 數(shù)控機床概述</p><p>　?。ㄒ唬?、數(shù)控機床的產(chǎn)生與發(fā)展</p><p>　　20世紀40年代，隨著科學技術和社會

27、產(chǎn)生的發(fā)展，機械產(chǎn)品的形狀和結構不斷改進,對零件的加工質量要求越來越高，零件的形狀越來越復雜，傳統(tǒng)的機械加工方法已無法達到零件的加工要求，迫切需要新的加工方法。于是在1952年試制成功世界上第一臺數(shù)控機床。至此，機械加工的設備又增加了新的成員。機械加工登上了機電一體化的新臺階，機械加工行業(yè)進入了一個嶄新天地。</p><p>　　數(shù)控機床從單一功能到復合功能。從數(shù)控車床到車削中心，從數(shù)控銑到加工中心，從單軸到多軸

28、，從立式或臥式到立臥轉換，以至于到車削中心，近年來數(shù)控機床的發(fā)展趨勢向高速度、高精度、高可靠性、多功能方向發(fā)展。而且還朝著智能化、復合化方向發(fā)展，自適應控制、人機對話自動編程。立臥轉換中心，車銑萬能加工中心及四軸聯(lián)動車削中心等先進技術發(fā)展與應用。使數(shù)控加工的能力得到了極大增強。</p><p>　?。ǘ?、數(shù)控機床的特點</p><p><b>　　數(shù)控機床的特點：</b&

29、gt;</p><p>　　1、適應性強 適合單件小批量復雜零件的加工。</p><p>　　2、加工精度高，加工質量穩(wěn)定。</p><p><b>　　3、生產(chǎn)效率高。</b></p><p>　　4、操作著勞動強度低，但技術水平要求高。</p><p>　　5、有利于生產(chǎn)，經(jīng)營管理的現(xiàn)代化，市

30、場響應快，可獲得良好的經(jīng)濟效益。</p><p>　　（三）、數(shù)控機床分類</p><p>　　1、按加工工藝方法分類</p><p>　?。?）、金屬切削類數(shù)控機床</p><p>　　與傳統(tǒng)的車、銑、鉆、磨、齒輪加工相對應的數(shù)控機床有數(shù)控車床、數(shù)控銑床、數(shù)控鉆床、數(shù)控磨床、數(shù)控齒輪加工機床等。盡管這些數(shù)控機床在加工工藝方法上存在很大差別，

31、具體的控制方式也各不相同，但機床的動作和運動都是數(shù)字化控制的，具有較高的生產(chǎn)率和自動化程度。</p><p>　　（2）、特種加工類數(shù)控機床</p><p>　　車銑刨磨各個種類的機床都屬于通用型機床，除了切削加工數(shù)控機床以外，數(shù)控技術也利用其他方法進行加工，因此數(shù)控電火花線切割機床、數(shù)控電火花成型機床、數(shù)控等離子弧切割機床、數(shù)控火焰切割機床以及數(shù)控激光加工機床等特種加工機床便應運而生。&

32、lt;/p><p>　　2、 按控制運動軌跡分類</p><p>　　（1）、點位控制數(shù)控機床</p><p>　　位置的精確定位，在移動和定位過程中不進行任何加工。機床數(shù)控系統(tǒng)只控制行程終點的坐標值，不控制點與點之間的運動軌跡，因此幾個坐標軸之間的運動無任何聯(lián)系。可以幾個坐標同時向目標點運動，也可以各個坐標單獨依次運動。 </p><p>　　

33、（2）、直線控制機床</p><p>　　直線控制機床可控制刀具或工作臺以適當?shù)倪M給速度，沿著平行于坐標軸的方向進行移動和切削加工，進給速度能在一定的范圍內(nèi)變化。</p><p>　?。?）、輪廓控制數(shù)控機床</p><p>　　它不僅能控制機床移動部件的起點與終點坐標，而且能控制整個加工輪廓每一點的速度和位移，將工件加工成要求的輪廓形狀。 </p>

34、<p>　　3、按驅動裝置的特點分類</p><p>　?。?）、開環(huán)控制數(shù)控機床</p><p>　　開環(huán)控制類機床即數(shù)控系統(tǒng)每發(fā)出一個進給指令，經(jīng)驅動電路功率放大后，驅動步進電機旋轉一個角度，再經(jīng)過齒輪減速裝置帶動絲杠旋轉，通過絲杠螺母機構轉換為移動部件的直線位移。移動部件的移動速度與位移量是由輸入脈沖的頻率與脈沖數(shù)所決定的。此類數(shù)控機床的信息流是單向的，即進給脈沖發(fā)出去后，

35、實際移動值不再反饋回來，所以稱為開環(huán)控制數(shù)控機床。這類機床加工精度不高，大部分經(jīng)濟型機床為開環(huán)控制系統(tǒng)。</p><p>　?。?）、閉環(huán)控制數(shù)控機床</p><p>　　閉環(huán)控制類機床是在控制系統(tǒng)中安裝了位置反饋裝置，并且其反饋裝置安裝在工作臺上，因此可直接將工作臺前進的距離反饋給數(shù)控裝置，因此能實時監(jiān)控工作臺的位置，如果工作臺沒有達到程序給定值，則數(shù)控裝置將會根據(jù)反饋，重新發(fā)出脈沖信號

36、。因此其加工精度高。</p><p>　?。?）、半閉環(huán)控制數(shù)控機床</p><p>　　此類控制機床也裝有位置檢測與反饋裝置，但是其位置檢測反饋裝置不是安裝在工作臺上，而是安裝在機床的滾珠螺母絲杠副上。由于滾珠螺母副之間存在間隙，因此此類控制機床的精度不如閉環(huán)控制類，但是卻好于開環(huán)控制類。</p><p>　　第三章 中國象棋的設計</p><

37、;p>　?。ㄒ唬?、中國象棋的設計理念</p><p>　　中國象棋有著悠久的歷史，從古至今都一直為人們所喜歡，中國象棋自誕生</p><p>　　到現(xiàn)在的發(fā)展經(jīng)歷了很多次創(chuàng)新和改良。我們今天所看到的象棋是前人智慧的結晶。此次象棋的設計遵循人們的傳統(tǒng)習慣，外形仍和現(xiàn)代象棋一樣。但是此次的設計也有創(chuàng)新之處，如從制作象棋的材料來看，改變了市面上出售的木質棋子，而是選用金屬材料作為原料，給人

38、一種眼前一亮的感覺。 不僅是因為材料的創(chuàng)新使得本次設計出彩，更為關鍵的是此次棋子的尺寸設計方面也是充分體現(xiàn)人性化設計。在設計象棋子尺寸的時候，參照了很多副象大小各異的象棋。大的象棋子會給人一種笨笨的感覺，而過小的棋子會使人在對弈的時候沒有手感。因此綜合以上的因素最終將棋子的尺寸定為直徑52mm，字體大小為35mm，字體深度為0.3mm，棋子厚度為15mm。</p><p>　?。ǘ?、象棋的草圖設計及繪制

39、</p><p>　　象棋草圖的繪制完全按照大學所學機械制圖知識先進行草圖的手繪，然后結合所學繪圖軟件（CAXA）進行草圖的電子版的繪制?；贑AXA畫出的草圖如下圖1所示：</p><p><b>　　圖1 象棋草圖</b></p><p>　　（三）、象棋實體造型</p><p>　　1、象棋的外輪廓造型</

40、p><p>　　（1）、任何一件工件在正式生產(chǎn)加工之前，都要有實體模型的生成，本次中國象棋的制作也采用了模型的生成，依舊是基于CAXA制造工程師軟件實現(xiàn)造型，以便于對前期設計不足之處進行修改?，F(xiàn)將實體造型的具體步驟演示如下：</p><p>　　1.打開CAXA制造工程師，找到零件特征按鈕單擊將其打開，用鼠標單擊選擇XY平面，再用鼠標單擊左側菜單欄里的繪制草圖按鈕，此時已在XY平面建立草圖。選

41、擇繪圖欄中的整圓命令利用圓心-半徑的方法繪制直徑為52mm的圓，并且選擇直線命令中的水平線指令將其直徑也畫出來。下面選擇曲線修剪命令將剛畫的圓的下半部分進行修剪。（如左圖） </p><p>　　

42、圖2 造型草圖 </p><p>　?。?）、在圖2的基礎上點擊“檢查草圖環(huán)是否閉合”按鈕，檢查草圖是否存在開口點。然后單擊鼠標右鍵選擇退出草圖，選擇直線命令過圓心畫一條長度為65mm的直線作為生成球面的旋轉軸。如圖3所示。</p><p><b>　　圖3 造型草圖</b></p><p>　?。?）、在圖3的基礎

43、上選擇菜單欄中的“旋轉增料”指令，按照所跳出菜單的提示拾取剛畫的草圖和旋轉軸線（長度為65mm的直線）。生成一個球體如圖4所示：</p><p><b>　　圖4 造型草圖</b></p><p>　?。?）、在圖4的基礎上，摁鍵盤上的F6鍵切換平面，切換成YZ平面，然后以球心為中點運用直線命令畫一條長為65mm的直線，選擇“直線偏移”指令，選擇剛畫的65mm的線使

44、其往兩邊各偏移7.5mm。如圖5所示：</p><p><b>　　圖5 造型草圖</b></p><p>　　（5）、 利用鼠標是所畫立體圖旋轉一定角度，使所畫的所有線可見，選用“直線命令”選擇平行線—過點方式，根據(jù)提示拾取直線（轉換平面后所畫的直線），根據(jù)提示拾取點（此時摁一下空格鍵選擇端點），然后過偏移之后的兩條直線的端點畫平行線。如圖6所示：</p&g

45、t;<p><b>　　圖6 造型草圖</b></p><p>　?。?）、在圖6的基礎上，選擇“導動面”指令，根據(jù)提示拾取導動線、導動方向以及截面曲線。如圖七所示：</p><p><b>　　圖7 造型草圖</b></p><p>　　（7）、繪制出圖7的導動面之后，選擇“曲面裁剪除料”指令，根據(jù)提示

46、選擇除料方向和拾取曲面。如圖8所示：</p><p><b>　　圖8 造型草圖</b></p><p>　?。?）、刪除兩個截面以及多余的直線，只保留實體部分，即為所設計的象棋外輪廓模型。如圖九所示：</p><p><b>　　圖9 造型草圖</b></p><p><b>　　2

47、、 象棋字體造型</b></p><p>　　（1）、在生成象棋模型后，摁F5鍵使圖形復位，選中象棋的一個平面，點擊繪制草圖，點擊“造型”—“文字”設定楷體，字體高度為35mm。選擇字體的定位點，并選用“移動指令”將在字體居中（可畫一個直徑為35mm的輔助圓）。如圖10所示：</p><p><b>　　圖10 造型草圖</b></p>&

48、lt;p>　?。?）、選用工具欄中的“拉伸除料”設置字體深度為0.3mm。象棋整體效果如圖11所示：</p><p><b>　　圖11 造型草圖</b></p><p>　　第四章 中國象棋的數(shù)控加工</p><p>　?。ㄒ唬?、中國象棋加工工藝分析</p><p><b>　　1、 象棋圖紙分析&

49、lt;/b></p><p><b>　　圖12 象棋草圖</b></p><p>　　圖紙所示為中國象棋的設計圖，其實象棋的組成可以看成是兩部分的結合，即象棋外形和象棋上面的不同的字。因此對其分析可以從以下兩方面進行。</p><p>　　首先分析象棋的外形輪廓，象棋的外形為傳統(tǒng)的呈帶有腰鼓狀的餅形。腰鼓狀的圓弧正是象棋的獨特之處，也

50、是在實際加工中比較難加工的一項，最后加工出來的弧度的完美與否將直接影響到象棋的整個外觀。在象棋的整個加工過層中具體的尺寸沒有嚴格的公差要求。因此在加工過程中只需保證兩個直徑方向上的尺寸分別為49.73mm和52mm，和一個長度方向的尺寸15mm。</p><p>　　其次是象棋上的字體，字體高度為35mm，深度為0.3mm。僅有此兩個尺寸，這兩個尺寸也無嚴格的公差要求，只需在編程時對尺寸進行設定。</p&g

51、t;<p><b>　　2、確定加工方案</b></p><p>　　象棋的加工方法依然要和圖紙分析的一樣，要分為兩大步進行加工，也就是說要使用兩種不同的數(shù)控機床進行加工。</p><p>　　就象棋的外輪廓而言，除去字體加工的部分都可使用數(shù)控車床進行加工。在車床上加工象棋表面以及腰鼓狀的外形。然后和利用切斷刀將其切斷成為一粒粒的棋子外形。</p&

52、gt;<p>　　就象棋上的字而言，需要將其刻到上面。顯然此時的刻字加工不能使用數(shù)控車床，則要使用數(shù)控銑床或者加工中心多軸聯(lián)動進行加工。</p><p>　　總之，要想將一個完整的象棋加工出來，則需要運用到車銑結合。</p><p><b>　　3、加工順序</b></p><p>　　車削部分：加工準備—端面精車—車削腰鼓形狀—

53、保證長度—切斷（循環(huán)32粒棋子）</p><p>　　銑削部分：加工準備—精銑切斷面—字體銑削</p><p><b>　　4、毛坯選擇</b></p><p>　　傳統(tǒng)的中國象棋多取材為木頭，因此如果依然選用木料的話缺乏新意，并且</p><p>　　在車間實習時加工工件多為金屬，使用金屬能給人眼前一亮的感覺，更受人喜

54、歡，除此之外選用金屬作為毛坯制成成品后比木質象棋更具有觀賞性和收藏價值。</p><p>　　而在金屬之間進行選擇的話，有三種金屬材料可以選擇：鋼料、鋁料和銅料。但是進過充分的論證之后，本次設計的金屬毛坯決定選擇鋁棒料。其原因有二：首先，在這三種材料的金屬當中適合長期保存且不易生銹的是鋁料和銅料，其次從經(jīng)濟方面考慮，市場上銅的價格將近是鋁的二倍。因此從綜合美觀和節(jié)約成本來看鋁棒料是最合適的。而所要加工的棋子最大直

55、徑為52mm，因此毛坯尺寸為直徑55mm的鋁棒。</p><p><b>　　5、機床的選擇</b></p><p>　　由于此次加工分為數(shù)車加工部分和數(shù)銑加工部分，因此在選擇機床時既要選擇數(shù)控車床，又要選擇數(shù)控銑床或加工中心。</p><p>　　數(shù)控車床的選擇為學校車間中型號為CJK6140A的車床。機床外形如圖13所示：</p>

56、;<p>　　圖13 車削部分所選用機床圖片</p><p>　　此臺數(shù)控車床最大回轉直徑為400mm，最大加工工件長度為150mm,主軸孔徑為55mm，采用的是交流伺服電動機進行驅動，以及四工位電動刀架，機床最大功率為9KW。</p><p>　　數(shù)控銑削部分選擇的機床是型號為CY-VM850加工中心。如圖14所示：</p><p>　　圖14

57、銑削部分所選機床圖片</p><p><b>　　6、裝夾方案的確定</b></p><p><b>　　(1)裝夾方式</b></p><p>　?、佘囅鞑糠郑河捎诒敬诬囅髦簧婕昂唵蔚膱A弧與切斷，沒有涉及同軸度、圓跳動等要求，因此在夾具選用方面選用上文提到的通用夾具即可，也就是說只選用三爪卡盤即可完成對車削部分的加工要求

58、。</p><p>　?、阢娤鞑糠郑涸阢娤鲿r，也就是在利用加工中心進行加工時大多數(shù)情況下會選擇機床所帶的通用夾具平口鉗對工件進行定位和夾緊。因為平口鉗對方形毛坯裝夾比較方便，而此次所需要加工的象棋子其外形是一個帶有腰鼓狀的圓弧，如果依舊使用平口鉗進行裝夾時，夾具與工件之間的接觸面積比較小，容易形成欠定位的情況。因此在這里對象棋進行裝夾時應該選用卡盤。并且當象棋裝在卡盤上時應在象棋的下面墊上幾個平行板，對象棋起到支

59、撐作用，其次為了使象棋的被加工區(qū)域敞開，加工時不受其他因素干涉，并且方便下一個工件的裝夾，縮短了整體的加工時間。其裝夾方式如圖15所示：</p><p>　　圖15 所選夾具圖片</p><p><b>　　7、刀具的選擇</b></p><p>　　金屬切削刀具是完成切削加工的重要工具。它直接參與切削過程，從工件上切除多余的金屬層，因為刀具

60、變化靈活，作用顯著，所以它是切削加工中影響生產(chǎn)率、加工質量和成本的最活躍的因素。在數(shù)控機床的自身技術性能不斷提高的情況下，刀具的性能直接決定機床性能的發(fā)揮。</p><p><b>　?。?）車削部分：</b></p><p>　　車削部分包括象棋外形的車削以及切斷加工，因此只需在刀架上安裝兩把刀，一把用來車削腰鼓狀輪廓，另一把用來把象棋子從毛坯上切下來。因此選用93

61、度尖刀以及切削刃寬為3mm，切削部分長度為20mm的手磨切斷刀。由于棋子的端面為了美觀要達到較好的光潔度，因此要選取93度機夾刀進行切削。</p><p><b>　　(2)銑削部分：</b></p><p>　　銑削部分包括字體的加工，由于一般的立銑刀直徑較大，對字體加工不太合適，因此在對字體進行加工時選用直徑為2mm的中心鉆，因為中心鉆的切屑刃頂部有一定的角度，不

62、容易發(fā)生干涉現(xiàn)象。</p><p>　　由于在上一個工序中完成了對棋子的切斷，由于手磨切斷刀在刃磨時角度不是很標準，并且安裝時存在誤差都會影響到表面粗糙度，而象棋的加工則要求兩個表面都很光滑，因此在刻字之前應該對切斷的表面精銑一刀。為了保證銑削后的表面光潔度較好，此時應選用機夾式端銑刀進行銑削。</p><p>　　綜上所述，在整個加工過程中一共需要選擇四把道具：機夾93度尖刀、切削刃寬度

63、為3mm，切削部分長度為25mm的手磨切斷刀、機夾式端銑刀以及直徑為2mm的中心鉆。</p><p><b>　　8、切削用量的選擇</b></p><p>　　正確地選擇切削用量對提高生產(chǎn)率、保證加工質量有著很重要的作用。對于不同的加工方法，需要選用不同的切削用量。切削用量的選擇原則是:保證零件加工精度和表面粗糙度，充分發(fā)揮刀具切削性能，保證合理的刀具耐用度，并充分

64、發(fā)揮機床的性能，最大限度提高生產(chǎn)率，降低成本。</p><p>　　數(shù)控機床的切削用量包括背吃刀量、切削速度 vf 和進給量，選擇切削用量時， 應在保證加工質量的前提下，在工藝系統(tǒng)剛度允許的條件下，充分利用數(shù)控機床功率，最大限度地發(fā)揮刀具的切削性能，同時要使切削速度、背吃刀量和進給量三者能相互適應，形成最佳的切削效果。具體的原則是，粗加工時，首先選取盡可能大的背吃刀量，其次要根據(jù)數(shù)控機床功率和剛度的限制條件選取盡

65、可能大的進給量，最后根據(jù)刀具耐用度確定最佳的切削速度。</p><p>　　精加工時，首先要根據(jù)被加工表面的表面粗糙度要求選取進給量，其次根據(jù)粗加工后的余量確定背吃刀量，最后在保證刀具壽命的前提下，盡可能選取較高的切削速度。 </p><p>　?。?）背吃刀量的確定 </p><p>　　背吃刀量的確定應在工藝系統(tǒng)剛度允許的前提下，以最少的進給次數(shù)切除加工余量，

66、 提 高加工效率。當零件的加工精度和表面質量要求較高時，還應注意保留半精加工和精加工所需的余量。 </p><p>　?。?）進給量的確定 </p><p>　　進給量是直接影響零件加工表面粗糙度和切削效率的重要參數(shù)。在確定進給數(shù)控機床量 時，要考慮被加工零件的精度和表面粗糙度要求、刀具及零件的材料、機床的性能等因素。 在保證加工表面質量的前提下，應選擇較大的進給量，以提高加工效率。在數(shù)控

67、車削編程中， 一般用進給量表示刀具進給速度，單位為 mm／r。</p><p>　　（3）切削速度 yc 的確定</p><p>　　提高切削速度，一方面可以提高生產(chǎn)效率，但另一方面常常使刀具耐用度降低。所以切 削速度 vc 的選取，要依據(jù)被加工零件和刀具的材料和機床的性能，并參照實際經(jīng)驗和相關 的數(shù)控加工切削用量資料。</p><p>　　具體的切削用量如表1所示

68、：</p><p>　　表1 切削用量的選擇</p><p>　　9、數(shù)控加工工藝卡片的制定</p><p>　　工藝卡片的制定如表2所示：</p><p>　　表2 數(shù)控加工工藝卡片</p><p>　?。ǘ?、中國象棋加工過程</p><p>　　1、機床開機及返回參考點</p&g

69、t;<p>　　數(shù)控機床的開機包括返回機床參考點（回零）操作，機床參考點是機床生產(chǎn)廠家出廠前在機床上設定的固定點基準點，一般位于機床移動部件沿其坐標軸正向移動的極限位置，是不允許隨意改變的。每臺機床可以有一個參考點，也可以根據(jù)需要設置多個參考點。機床參考點是建立機床在坐標系的基準點，只有正確的返回機床的參考點才能建立起正確的工件坐標系。</p><p>　　每次當機床通電或重新啟動之后，都需重新返回

70、參考點，這樣就可使機床在加工過程中有一個相對參考。返回參考點之前可選擇手動將各軸往相應的負方向一動一段距離?；貐r應先把機床反回參考點的燈點亮，對于數(shù)控車床則先回x軸，對于加工中心則應先回z軸。</p><p><b>　　對刀操作</b></p><p><b>　　（1）、車削部分</b></p><p>　　車削對刀

71、采用手動對刀進行操作，即運用試切法進行對刀。具體操作步驟如下：先將加工所需刀具裝在刀架上，選擇機床的MDI手動輸入方式，輸入相應的程序指令使主軸正轉并且調(diào)取出所要對的刀具，然后試切端面，沿X軸退出，在刀具幾何偏置數(shù)據(jù)輸入界面中在相應的位置輸入Z0，并摁[測量]鍵，即Z軸對刀結束。同樣方法，沿Z軸方向車外圓并退出，然后將測量的數(shù)據(jù)輸入刀具幾何偏置數(shù)據(jù)輸入界面中相應的位置，并摁[測量]鍵，即對刀完成。</p><p>

72、;<b>　　、銑削部分</b></p><p>　　銑削對刀采用光電對刀儀進行對刀，首先取出光電對刀儀將其裝在主軸上，并以X,Y,Z的順序手動操作，以X軸為例，將光電對刀儀下降至適當高度，然后用測頭接觸工件在X軸方向的端面，指示燈亮時輸入數(shù)據(jù)，即X軸對刀完成。用類似方法對Y軸進行對刀。</p><p>　　3、程序的編寫及輸入</p><p>

73、;　　程序的編寫分為手動編程和自動編程兩種類型，在本次的象棋加工程序的編寫中以上兩種編程方法均得以運用。因為在車削部分，象棋的外輪廓加工只包含簡單的圓弧，因此運用所學的編程知識就可以實現(xiàn)。但是銑削部分涉及到字體的編程，其中每個字的筆畫不一并且其中有很多過度的點都不容易計算，因此采用利用軟件自動生成程序。</p><p><b>　　4、 車削部分程序</b></p><p

74、>　　O0001; 程序名</p><p>　　G90 G21 M03 S800 T0101 F0.2; 初始化，主軸正傳，調(diào)用一號刀</p><p>　　G00 X60. ; 以G00速度定刀于X60. Z5.</p><p><b>　　

75、Z5.;</b></p><p>　　G73 U4. W1. R3; 調(diào)用輪廓切削循環(huán)指令</p><p>　　G73 P10 Q20 U1. W0. S1200; 循環(huán)指令中參數(shù)的設定</p><p>　　N10 G01 X49.89 Z0.; 加工輪廓第一步</p&g

76、t;<p>　　G03 X49.89 Z-15. R26.; 車削直徑為52mm的圓弧</p><p>　　G01 Z-18.; 留余量以便切斷</p><p>　　N20 G00 X60.; 退刀</p><p>　　G70 P10 Q20;

77、 精加工程序</p><p>　　G00 X100.; 退刀操作</p><p><b>　　Z100.;</b></p><p>　　M30; 程序結束并返回斷首</p><p&g

78、t;　　注：G73指令格式：</p><p>　　G73：固定形狀粗加工復合循環(huán)。</p><p>　　G73 U W R ，其中U等于Ｘ向吃刀量（或切深）的半徑值，W等于Z向吃刀量，R等于循環(huán)次數(shù)。 </p><p>　　G73 P Q U W S F ，其中P等于精加工程序段開始編號，Q等于精加工程序段結束編號，U等于Ｘ向精加工余量的直徑

79、值，Ｗ等于Ｚ向精加工余量，Ｓ為主軸轉速，Ｆ為進給速度。</p><p><b>　　5、程序仿真</b></p><p>　　利用上海宇龍仿真軟件對程序進行仿真，仿真效果如圖16所示：</p><p>　　圖16 象棋外形仿真效果圖</p><p><b>　　6、銑削部分程序</b></p

80、><p>　　銑削部分程序的編寫需借助于CAXA制造工程師，先利用CAXA制造工程師寫出象棋上的字，并生成刀具軌跡。下面將以象棋中“兵”字為例進行程序生成。如圖17所示：</p><p>　　圖17 象棋字體軌跡生成</p><p>　　在圖17的基礎上，選擇繪圖界面中的“后置處理”—“生成G代碼”即可生成程序。但需注意的一點是，在生成程序之前要在軟件中設置所要加工的

81、機床的系統(tǒng)，否則生成的程序即便導入機床中也不會被識別。所生成程序如下：</p><p><b>　　%</b></p><p><b>　　O1200</b></p><p>　　N12 G90 G54 G0 X-2.612 Y9.862 S3000 M03 </p><p><b>　　

82、N16 Z5. </b></p><p>　　N18 G1 Z-0.3 F600 </p><p>　　N20 X0.091 Y11.023 F1500 </p><p>　　N22 X2.126 Y11.96 </p><p>　　N24 X4.208 Y12.892 </p><p>　　N26 X5.

83、985 Y13.522 </p><p>　　N28 X6.407 Y13.736 </p><p>　　N30 X6.596 Y14.06 </p><p>　　N32 X6.277 Y15.04 </p><p>　　N34 X5.591 Y15.859 </p><p>　　N36 X4.665 Y16.58 &

84、lt;/p><p>　　N38 X4.036 Y16.902 </p><p>　　N40 X3.575 Y16.95 </p><p>　　N42 X3.284 Y16.724 </p><p>　　N44 X3.162 Y16.224 </p><p>　　N46 X2.985 Y15.554 </p>

85、<p>　　N48 X2.532 Y14.816 </p><p>　　N50 X1.572 Y13.753 </p><p>　　N52 X0.431 Y12.835 </p><p>　　N54 X-1.817 Y11.595 </p><p>　　N56 X-2.597 Y11.439 </p><p>

86、;　　N58 X-3.149 Y11.593 </p><p>　　N60 X-3.503 Y11.781 </p><p>　　N62 X-4.066 Y11.988 </p><p>　　N64 X-4.749 Y12.153 </p><p>　　N66 X-5.205 Y12.127 </p><p>　　N6

87、8 X-5.246 Y11.979 </p><p>　　N70 X-5.155 Y11.613 </p><p>　　N72 X-4.651 Y9.681 </p><p>　　N74 X-4.402 Y7.705 </p><p>　　N76 X-4.156 Y2.044 </p><p>　　N78 X-4.07

88、4 Y-4.297 </p><p>　　N80 X-8.271 Y-5.013 </p><p>　　N82 X-11.188 Y-5.252 </p><p>　　N84 X-11.451 Y-5.43 </p><p>　　N86 X-11.17 Y-5.962 </p><p>　　N88 X-10.468 Y

89、-6.725 </p><p>　　N90 X-9.731 Y-7.253 </p><p>　　N92 X-8.99 Y-7.455 </p><p>　　N94 X-8.182 Y-7.288 </p><p>　　N96 X-7.072 Y-6.879 </p><p>　　N98 X-5.885 Y-6.544

90、 </p><p>　　N100 X-3.767 Y-6.082 </p><p>　　N102 X-1.482 Y-5.69 </p><p>　　N104 X3.728 Y-5.031 </p><p>　　N106 X7.222 Y-4.884 </p><p>　　N108 X8.577 Y-4.962 <

91、;/p><p>　　N110 X10.263 Y-5.097 </p><p>　　N112 X11.663 Y-4.991 </p><p>　　N114 X12.103 Y-4.742 </p><p>　　N116 X12.369 Y-4.362 </p><p>　　N118 X12.302 Y-4.056 <

92、;/p><p>　　N120 X11.92 Y-3.587 </p><p>　　N122 X10.532 Y-2.5 </p><p>　　N124 X9.911 Y-2.279 </p><p>　　N126 X9.339 Y-2.272 </p><p>　　N128 X7.181 Y-2.638 </p>

93、;<p>　　N130 X3.687 Y-3.184 </p><p>　　N132 X4.031 Y0.203 </p><p>　　N134 X4.389 Y2.089 </p><p>　　N136 X4.37 Y2.417 </p><p>　　N138 X4.115 Y2.788 </p><p&g

94、t;　　N140 X2.899 Y3.657 </p><p>　　N142 X3.65 Y3.709 </p><p>　　N144 X4.329 Y3.865 </p><p>　　N146 X7.043 Y4.864 </p><p>　　N148 X8.596 Y5.733 </p><p>　　N150 X8

95、.678 Y6.116 </p><p>　　N152 X8.171 Y6.644 </p><p>　　N154 X7.114 Y7.177 </p><p>　　N156 X6.165 Y7.113 </p><p>　　N158 X5.415 Y6.815 </p><p>　　N160 X4.522 Y6.46

96、7 </p><p>　　N162 X3.004 Y5.917 </p><p>　　N164 X1.469 Y5.433 </p><p>　　N166 X-0.411 Y4.936 </p><p>　　N168 X-2.612 Y4.453 </p><p>　　N170 Y9.862 </p>&

97、lt;p>　　N172 Z5. F2000 </p><p>　　N174 G0 Z50. </p><p>　　N176 Y3.339 </p><p><b>　　N178 Z5. </b></p><p>　　N180 G1 Z-0.3 F600 </p><p>　　N182 Y-3

98、.979 F1500 </p><p>　　N184 X-0.363 Y-3.661 </p><p>　　N186 X2.337 Y-3.343 </p><p>　　N188 X2.477 Y0.754 </p><p>　　N190 X2.224 Y3.498 </p><p>　　N192 X0.612 Y3.

99、327 </p><p>　　N194 X-0.85 Y3.132 </p><p>　　N196 X-1.666 Y3.128 </p><p>　　N198 X-2.612 Y3.339 </p><p>　　N200 Z5. F2000 </p><p>　　N202 G0 Z50. </p>&l

100、t;p>　　N204 X-3.287 Y-7.32 </p><p><b>　　N206 Z5. </b></p><p>　　N208 G1 Z-0.3 F600 </p><p>　　N210 X-3.082 Y-6.833 F1500 </p><p>　　N212 X-2.691 Y-6.802 <

101、/p><p>　　N214 X-1.353 Y-8.113 </p><p>　　N216 X-0.711 Y-9.289 </p><p>　　N218 X-0.735 Y-9.684 </p><p>　　N220 X-0.99 Y-9.95 </p><p>　　N222 X-1.617 Y-10.333 </

102、p><p>　　N224 X-2.055 Y-10.695 </p><p>　　N226 X-3.127 Y-11.745 </p><p>　　N228 X-4.553 Y-13.052 </p><p>　　N230 X-6.379 Y-14.489 </p><p>　　N232 X-8.316 Y-15.628

103、</p><p>　　N234 X-9.131 Y-15.979 </p><p>　　N236 X-9.409 Y-15.954 </p><p>　　N238 X-8.348 Y-14.774 </p><p>　　N240 X-6.301 Y-12.611 </p><p>　　N242 X-3.982 Y-9.

104、575 </p><p>　　N244 X-3.517 Y-8.6 </p><p>　　N246 X-3.287 Y-7.32 </p><p>　　N248 Z5. F2000 </p><p>　　N250 G0 Z50. </p><p>　　N252 X9.76 Y-14.638 </p>&l

105、t;p><b>　　N254 Z5. </b></p><p>　　N256 G1 Z-0.3 F600 </p><p>　　N258 X9.759 Y-12.315 F1500 </p><p>　　N260 X9.505 Y-11.439 </p><p>　　N262 X9.081 Y-10.753 <

106、;/p><p>　　N264 X7.127 Y-8.719 </p><p>　　N266 X5.529 Y-7.572 </p><p>　　N268 X4.655 Y-7.153 </p><p>　　N270 X3.694 Y-6.717 </p><p>　　N272 X3.402 Y-6.653 </p&g

107、t;<p>　　N274 X3.321 Y-6.813 </p><p>　　N276 X3.79 Y-7.805 </p><p>　　N278 X5.962 Y-11.378 </p><p>　　N280 X7.962 Y-14.795 </p><p>　　N282 X8.622 Y-15.741 </p>

108、<p>　　N284 X9.142 Y-16.03 </p><p>　　N286 X9.521 Y-15.662 </p><p>　　N288 X9.76 Y-14.638 </p><p>　　N290 Z5. F2000 </p><p>　　N292 G0 Z100. </p><p><b

109、>　　N294 M05 </b></p><p><b>　　N296 M30 </b></p><p><b>　　% </b></p><p>　　以上為“兵”的程序，其它字體程序的生成均與其相似。</p><p><b>　　7、程序仿真</b><

110、/p><p>　　程序仿真效果圖如圖18所示：</p><p>　　圖18 字體仿真效果圖</p><p>　　8、導入程序進行加工</p><p>　　利用下圖所示的專用存儲設備，將程序導入機床進行加工。</p><p>　　圖19 機床專用存儲設備</p><p><b>　?。ㄈ?/p>

111、）、成品展示</b></p><p>　　1、車削部分工件展示</p><p>　　圖20 車削部分工件展示</p><p><b>　　2、銑削作品展示</b></p><p>　　圖21 最終作品展示（未上色）</p><p>　　圖22 最終作品展示圖</p>

112、<p><b>　　結 語</b></p><p>　　數(shù)控技術是制造業(yè)的基礎，是現(xiàn)代制造裝備的靈魂與核心, 是國家工業(yè)和國防工業(yè)現(xiàn)代化的重要手段, 關系到國家戰(zhàn)略地位, 體現(xiàn)國家綜合國力水平, 其水平的高低和數(shù)控裝備擁有量的多少是衡量一個國家工業(yè)現(xiàn)代化的重要標志。</p><p>　　本次畢業(yè)設計看起來雖然簡單，但是這里面需要考慮的東西卻很多，通過這

113、次畢業(yè)設計，使我們所學的理論與實踐充分結合，同時最大程度的避免了普遍人存在的眼高手低的現(xiàn)象。</p><p>　　幾個星期以來，從開始到畢業(yè)設計完成，每一步對我們來說都是新的嘗試和挑戰(zhàn)，使我們感到無論做什么事情都要真真正正用心去做，才能使自己更快的成長。我們相信，通過這次的實踐，能使我們在以后的工作過程中避免很多不必要的錯誤，有能力加工出更復雜的零件，精度更高的產(chǎn)品。</p><p>&l

114、t;b>　　謝 辭</b></p><p>　　在寫作畢業(yè)設計的這幾周，我們做了很多的準備，收集了大量的技術資料。閱讀了大量的專業(yè)文獻，并將它們應用到了畢業(yè)設計當中，并在設計中進行了分析，研究，這也讓我們感受到以后工作時的專業(yè)知識的重要性，以及其對以后的職業(yè)生涯發(fā)展的重要性。</p><p>　　最重要的是在本次論文設計過程中，xx老師對該論文從選題，構思，加工到最

115、后定稿的各個環(huán)節(jié)給予細心指引與教導,使我們得以最終完成畢業(yè)論文設計。在學習中,老師嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度、豐富淵博的知識、敏銳的學術思維、精益求精的工作態(tài)度以及侮人不倦的師者風范是我們終生學習的楷模，老師們的高深精湛的造詣與嚴謹求實的治學精神，將永遠激勵著我們。在此，謹向老師致以衷心的感謝和崇高的敬意！</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1]

116、稽寧.數(shù)控加工編程與操作.高等教育出版社.2008； </p><p>　　[2]張緒祥 李望云.機械制造基礎.高等教育出版社.2007；</p><p>　　[3]趙長明 劉萬菊.數(shù)控加工工藝及設備.高等教育出版社.2008；</p><p>　　[4]張念淮 王彥林.機械制造技術.中國鐵道出版社，2012；</p><p>　　[5]張吉