红酒杯在数控车床上的工艺设计编程和加工过程.doc

1、键入文字 1 红酒杯设计及加工 摘 要 论文通过红酒杯的设计和加工，一方面力求做到按红酒杯的设计理论制定出一套合理的设计方案，所设计的红酒杯要符合经济、实用、精美的原则。产品的造型部分将运用 UG NX4.0 和 AutoCAD 这 两款 软件，前者用于实体建模，后者用来绘制二维工程图。在按要求完成产品造型的同时，也进一步了解和熟悉这两款软件的各个功能。 另一方面，产品零件的加工将在数控车床上完成，因工件的形状较规则，编程简单，故可采用手工编程加工。加工前将编写详尽的生产加工程序单和加工工艺流程表。产品的实际加工将作为检验产品设计方案的有效途径，最后再根据加工情况修改和完善产品的设计方案，最终

2、生产出符合要求的红酒杯产品。 关键词 ： 红酒杯；手工编程；数控车削 . 键入文字 1 目 录 1 绪论 . 1 2 红酒杯设计 . 3 2.2 材质选择 .3 2.3 主要品牌 . 4 2.4 设计初稿 . 6 3 红酒杯实体造型 . 8 3.1 零件造型思路 . 8 3.2 红酒杯实体造型 . 8 3.2.1 新建零件文件 . 8 3.2.2 绘制截面曲线的草图 . 9 3.2.3 利用回旋生成实体 . 9 3.2.4 实体倒圆角 . 10 3.2.5 隐藏实体多余轮廓线 .11 3.2.6 保存文件 .11 4 红酒杯编程加工 . 12 4.1 加工工艺分析 . 12 4.2 分析零件图

3、样，确定加工方案 . 12 4.3 零件材料分析 . 13 4.4 数控机床的选择 . 14 4.5 工件的定位与装夹 . 14 4.6 刀具选择与安装 . 15 4.7 编制数控加工程序 . 16 4.8 数控加工注意事项 . 18 4.9 工件验收与质量误差分析 . 18 5 结论 . 20 6 谢辞 . 21 参考文献 . 22 附录 A . 21 附录 B. 22 键入文字 1 绪论 进入 21 世纪，制造业已成为推进社会生产力的重要力量，数控技术作为现代制业的先进方式，已得到了广泛的普及。作为数控专业的毕业生，必须达到熟练掌握常用数控机 床的操作，了解不同产品的加工工艺并制定出合理的

4、加工方案，还应具备产品设计和利用工具软件造型等技能。因此，本次毕业设计就是要通过设计及加工一款红酒杯产品，加深对数控加工的认识，培养产品设计造型的能力。 毕业设计包括论文誊写和产品数控加工两部分，产品的数控加工将是难点。因红酒杯零件属于薄壁、细长的悬伸件，自身结构刚性和承受切削、加紧能力差，加工过程中易产生多种变形。所以必须首要解决如何采取适当的措施减小和补偿形变，保证加工精度的问题。产品的理论设计将结合实际加工，根据加工情况将修改和完善产品的设计方案，最终生 产出符合要求的红酒杯产品。 键入文字 2 1 红酒杯的基本构造 杯座 平坦的杯座使酒杯可以立着，不会翻到，尤其是倒满酒的时候 杯茎 杯

5、茎的出现是为了让饮酒人的手不需要和杯肚接触，以避免把酒 弄花或是让体温提升酒的 温度 。 杯肚 杯肚可能是酒杯最重要的组成，也是最程式化的。杯肚形状和尺寸影响香气的汇聚和散发、通气的程度和葡萄酒的视觉呈现效果。 最常见的形状是郁金香型 ，表现为底部稍宽、顶端附近呈锥形。这种形状使得人们可以晃动葡萄酒、进行观察，而香气又会被汇聚在狭窄的开口处，直接朝着鼻子的方向。用来饮用丰满酒体 红酒 的酒杯通常在底部都是宽阔而圆满的，目的是让葡萄酒与空气有更多的接触，为丰富的味道和香气提供更多的散发空间 ;而饮用白葡萄酒的酒杯底部相比较窄，为的是帮助保持酒的凉爽，在更小的空间里汇聚较淡的香气。香槟型酒杯是又细

6、又长，以展示升腾的气泡 ，以及帮助保持低温。 尺寸 酒杯有很多的 形状 和 尺寸 ，但有一个经验法则是酒杯应该足够大，这样有了足够的空间在晃动酒杯时避免了酒的溢出，香气也可以在杯子里散发并汇聚起来。 颜色 尽管彩色酒杯或者那些突出装饰的酒杯会很漂亮，但是最好的酒杯应该是光滑、平整，而且可以让酒杯中葡萄酒的美丽和精细透过杯壁清楚地展现出来。 杯口 优质的酒杯会有一个切割而成的杯口，触感平滑，不会对葡萄酒流出杯子造成阻碍。应该避免用轧制杯口或者杯口不平整的酒杯。 键入文字 3 2 红酒杯设计 2.1 结构设计 不同造型、弧度的红酒杯对于酒液的香气与口感所造成的差异与影响很大。喝红酒要选肚子大一些的

7、酒杯，因为红酒需要和氧气接触，才能使香味释放出来。如果是陈年的红酒，就更需要用大杯子，这样可以快速散掉常年存放的陈腐气味，避免干扰红酒的醇香。 不同结构的红酒杯，其酒液的容积和表面积之比不同，表面张力和毛细管作用也不同，酒中的芳香成分挥发程度也就大不一样。如果酒杯的杯身太高，酒液表面离鼻孔太远，或者酒杯的喇叭口太大，易吸入外面的空气，那么杯中显现的香气就比较弱；如果用半球形的杯，其杯身短，鼻孔能更贴近酒液表面，香气虽易被发觉，但由于开口过大容易吸入外面的空气。所以只有选择杯杯体杯身高度适中、大肚收口、倒入酒的量使其在杯中的表面积最大，才能给出香气成分的最大强度挥发。 品尝红酒最简便最好的工具就

8、是高脚卵形伸长切顶的透明玻璃杯。理 想的红酒杯应该是杯身薄、无色透明且杯口内缩的郁金香杯。而且一定要有四至五公分长的杯脚，这样才能避免用手持拿杯身时，手的温度间接影响到酒温，而且也方便观察酒的颜色。一个好的高脚杯，一般有 210 225ml 的容量。高脚杯的腿要足够高，脚盘要平，杯身也不能太短。若杯腿不够高，人们的手会抓住杯身，将加热杯中的酒，改变酒的原始状态；若杯脚盘不够大和平，就不能平稳地放在桌子上；若杯上身太矮，会影响盛酒的量，香味表现不充分。杯壁的厚薄应轻薄。普通的红酒杯，杯体高 155 5mm，杯上身高 100 2mm，杯大肚直径 65 2mm，杯口直径 46 2mm，杯口壁厚 0.

9、8 0.1mm，杯腿高 55 3mm，腿粗 9 1mm，脚盘直径 65 5mm。此外，不同酸甜度的红酒对红酒杯郁金香形的结构要求也有所不同。例如自身酸甜协调、酸度适中的红酒要用含苞欲放的郁金香型红酒杯盛放。酸度较高、需要特别突出果味的红酒适合用盛开的郁金香型酒杯盛放，以平衡酒中的果味、甜度和酸度。而果味浓烈而酸度相对较弱的红酒则适合用圆肚的郁金香型酒杯盛放。 2.2 材质选择 红酒杯的材质，应选择玻璃或水晶，杯身要轻薄且无色透明，方便判 断酒的颜色和色泽。高档的红酒杯当然是用水晶玻璃打造的精品，这种酒杯透明度非常高，折射率也很小。水晶之外，也有更便宜的玻璃质地的红酒杯。 水晶杯和玻璃杯带来的香

10、气与口感会有细微差别，其原因主要是两者表面的粗糙程度不同而造成的。通过显微镜可以观察到，水晶的表面的凹凸要比玻璃。水晶根据它的原材料分为两种 :一种是铅人造水晶，主要是白水晶玻璃，含 24 铅键入文字 4 （或以上）称为全铅水晶，低于 24者则称为铅水晶，它有较好的折射率、硬度，以及较大的比重。但容易折断、较软、易磨花，且含铅水晶杯中的铅会析出并溶于酒或酸性饮料之中， 长期使用会引起铅蓄积而导致中毒，损害健康。另一种是无铅人造水晶，就是以其它元素（如光学玻璃常用的钾）代替原本生产过程中所使用的铅加入玻璃中，它既包含了有铅人造水晶的优点，又极富弹性、特别晶莹透澈，使杯身透光度极佳，呈现晶莹剔透的

11、质感。因不含铅，所以环保健康，是目前市场上水晶玻璃杯的主流。选料精良的水晶酒杯，应看不到星点状、云雾状和絮状分布的气液包体，质地纯净、光润、晶莹。 此外，金属及陶瓷质地的红酒杯也广受人们的追捧。如纯银、镀银红酒杯一直是西方贵族的餐具及收藏品首选，纯锡、纯铝及黄铜镀金等 制成的红酒杯则常作为工艺品和礼品被人们青睐。而上了彩釉的陶瓷杯在广大家庭和酒馆里比较常见。 2.3 主要品牌 Riedel： 公元 1756 年创立于奥地利的 Riedel，两百多年来，已是全世界最富盛名的专业酒杯领导品牌。不管是优雅精致的造型、清亮透明的外观、细致灵巧的杯脚与杯座、以及纤薄的外壁，都令品味人士趋之若鹜。尤其是

12、Sommeliers 系列，更早已成为葡萄酒痴们最渴望拥有的典藏级梦幻商品，影响极其深远。全系列共 40支杯子，除了全为纯手工精制的水晶杯，造型、设计与清澈度均 属上乘之外，更依不同酒类、地区、品种、甚至等级，从杯身形状到大小都作了不同区分。比方单以 Bordeaux 与 Bourgogne 这两个目前红酒里最脍炙人口的法国产区为例，Sommeliers 便为之分别出了 Bordeaux与 Bordeaux Grand Cru、 Bourgogne Bourgogne Grand Cru（ Grand Cru 指一级酒庄）等四支杯子，吹毛求疵程度，着实令人咋舌，也因而成为其它酒杯品牌的区分指针

13、。而自 1986 年起，为因应现代葡萄酒品饮习惯与风潮，还推出实用级机器吹制的 Vinum 水晶杯系列，虽不若 Sommeliers 级的绝对行家身段，一组 25 支杯子，却也一样依照品种、产地特性作了翔实的分类，价格上也显得平易近人不少，至今已成酒饕们人手一套的必要配备之一。 Riedel 的酒杯做工很精细，当然价格也不菲。其 Sommelier 和Vinum 两个系列的水晶酒杯种类都超过了 30 种。 键入文字 5 图 2.3 Riedel 的酒杯 Spiegelau： 成立于 1521 年、位于德国水晶重镇 Passau 的 Spiegelau，也 是极具知名度的水晶品牌。据传其原本为

14、Riedel的 OEM厂商，所推出的酒杯形制一般认为与 Riedel极为相似，且价格相对平易许多，故而颇受入门级酒客的青睐。旗下商品分为手工吹制与机器吹制两个项目，项下再细分为多个系列，手工吹制部分以 Grand Palais 系列款式较多；机器吹制方面则以 Vino Grande 系列较为完整，不仅有Bourgogne、 Bordeaux、 Chianti等产地区分，甚至还推出较年轻的白酒、以及 Magnum大瓶装红酒专用的杯子，十分有趣。 Baccarat 创立于 1764 年的 Baccarat 是法国极著名的皇室御用级水晶品牌，包括法国、英国、俄国、印度皇室都是此品牌的爱用者 。 图

15、2.4 Spiegelau 的酒杯 德国的 Scott Zwiesel 酒杯做工精细，杯腿很长，看起来精美优雅，只是形状不如 Riedel和 Spiegelau 那样多。 键入文字 6 图 2.5 Scott Zwiesel 酒杯 另外，也有为适合不同 产区的葡萄品种而量身定做的红酒杯，多由葡萄产区命名。如波尔多杯相对深长，适合用来品尝饮用来自波尔多地区的葡萄种类，无论是浓郁厚重的 Cabernet Sauvignon 还是单宁柔顺、酸度较低的 Merlot，都能很好地表现；而勃根地杯体态更圆和浅，几近球形，在品尝勃根地产区的酸度较高的黑皮诺葡萄 (Pinot Noir)时更出色。 图 2.6

16、 不同产区的葡萄品种特制红酒杯 2.4 设计初稿 通过以上论述，作出红酒杯的初步设计。如 图 2.7 所示。（详见附录工程图）键入文字 7 图 2.7 红酒杯零件图 主要尺寸 :杯体高 102 1mm，杯上身高 60 1mm，杯大肚直径 62 2mm，杯口直径 52 2mm，杯壁厚 3 0.1mm，杯腿高 30 3mm，腿粗 10 2mm，脚盘高5 0.5mm，脚盘直径 49 1mm。 考虑到本课题重点在通过实例操作进一步了解数控加工，故材料选用钢材。 键入文字 8 3 红酒杯实体造型 3.1 零件造型思路 红酒杯 形状 比 较规范 ， 造型过程 相对比较简单。可先作出红酒杯轮廓的截面曲线草图

17、，再利用回旋命令生成红酒杯实体，最后利用边倒角命令使杯口和底座光滑圆润。 图 3.1 红酒杯 红酒杯可 通过以下步骤进行 造型 ：绘制 红酒杯轮廓截面曲线草图 ， 利用回旋命令生成红酒杯实体 ， 实体边倒角，隐藏实体多余轮廓线。 造型过程每一步骤的结果如图 3.2 所示。 图 3.2 红酒杯造型流程 3.2 红酒杯实体造型 3.2.1 新建零件文件 在桌面上双击 UGS NX 6.0 的快捷方式，打开 UGS NX 6.0 在工具条上单击 “ 新建文件 ” 按钮 。系统弹出新建文档对话框。 选择新建文档的存放位置为盘，“文件名”为 hongjiubei， “文件 类型 ”为部件文件（ *.prt）， “ 单位 ” 为毫米，单击 “ ” 按钮新建一个部件文件。