如何创建 CNC 加工图纸

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  要点速览
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  打开 CAD 前先定义 CNC 加工图纸需求
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  构建 3D 模型并设定基准方案
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  标注 CNC 加工图纸前先做可制造性设计
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  应用 GD&T、公差与表面处理标注
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  将 CAD 转换为 CAM 并仿真刀路
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  装夹机床、试切并最终确定 CNC 加工图纸
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  CNC 加工图纸分步工作流程
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  按特征类型的公差与表面粗糙度范围

在打开任何软件之前，先写下零件的功能要求。功能决定公差。固定电缆格兰头的支架需要 ±0.2 mm，而不是 ±0.02 mm。压装到轴上的轴承壳体需要受控内孔和垂直端面。如果跳过这一步，要么公差过严而多付成本，要么公差过松而测试失败。

先列出接口。这个零件接触、螺栓连接或密封哪些部位？每个接口都会成为关键尺寸。其余尺寸可以放宽。在典型的铝制壳体上，三到四个特征承载功能；其余二十个是外观或间隙尺寸。

然后确定材料和表面处理。6061-T6 铝在薄壁下的表现与 7075 不同。阳极氧化每面增加 5–25 μm，这对压配合有影响。硬质阳极氧化可增加 50 μm。如果图纸未注明遮蔽区域，电镀商会给螺纹孔上镀层，之后你就会处理螺纹损坏的问题。

写下目标数量和检验级别。单件原型做完整三坐标测量机报告。10,000 件批量采用抽样检验加 SPC。图纸应注明哪些尺寸是关键质量特性，哪些是参考尺寸。

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  功能优先公差跟随功能，而不是习惯。
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  列出接口每个配合面都会成为关键尺寸。
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  注明镀层厚度阳极氧化和电镀会改变配合。注明遮蔽区域。

在真实的 CAD 内核中建模：SolidWorks、Fusion 360、Siemens NX 或 CATIA，取决于你的行业。航空航天和汽车工装通常以 NX 或 CATIA 交付。一般加工业务通常以 STEP AP214 或 Parasolid 交付。导出原生文件加中性格式，以便工厂无需你的许可证即可打开。

基准方案是图纸上最重要的决定。基准是检验员装夹所依据的理论精确平面、轴线或点。选择最大、最平、最稳定的面作为主基准 A。次基准 B 通常是控制旋转的孔或槽。第三基准 C 锁定最后一个自由度。

不要用外观面作为基准。不要用第二道工序才加工的面作为基准，除非你重新装夹到该面。如果基准 A 是毛坯铸件表面，位置公差会因毛坯表面变化而在零件间漂移。

保持模型干净。删除多余草图，抑制失败特征，并命名关键特征。看到“Bore_Ø25H7”的加工人员清楚该怎么做。看到“Extrude127”的加工人员只能猜。

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  主基准 A最大稳定面，通常是安装平面。
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  次基准 B阻止旋转的孔或槽。
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  第三基准 C锁定最后一个自由度。
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  命名你的特征清晰的特征名称可减少装夹错误。

DFM 不是形式。12 mm 深腔上 0.8 mm 内角无法用标准立铣刀加工。刀具半径限制内角。要么把内角放大到刀具半径，要么接受电火花线切割时间和成本。

壁厚也很重要。6061 铝在有支撑的情况下可加工到 0.8 mm 壁厚。Ti-6Al-4V 钛合金壁厚低于 1.5 mm 会振刀和变形。在我们大行程机床上加工 4,000 mm 长的零件需要支撑，否则精加工时会因自重下垂。

深孔是另一个陷阱。孔深超过直径 5 倍需要啄钻和更长循环。超过直径 10 倍，枪钻或电火花加工可能是唯一可行路线。在图纸上注明深度，以便工厂报价正确的工艺。

螺纹：使用标准尺寸。M3、M4、M5、M6、M8 和 1/4-20 覆盖大多数工作。定制螺纹牙型会增加工装成本和交期，且没有功能收益。如果需要细牙用于调整，请明确注明配合等级。

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  圆角半径内角不能比刀具半径更尖。
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  壁厚薄壁会变形。需支撑或加厚。
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  孔深超过 5× 直径后，加工节拍快速上升。

GD&T 用清晰的功能性表述替代叠加的加减尺寸。位置度标注 Ø0.1 M 到基准 A、B、C，表示孔轴线必须位于直径 0.1 mm 的圆柱内。这没有歧义。一串 ±0.05 mm 尺寸则不然，因为公差会累积。

当希望间隙孔获得补偿公差时，使用材料条件修饰符 M（最大实体条件）。螺栓孔在 MMC 6.0 mm、紧固件 5.8 mm 时，可获得 0.2 mm 补偿公差。这在不影响功能的前提下降低成本。仅当最小壁厚是关注点时，才使用 L（最小实体条件）。

表面处理：Ra 1.6–3.2 μm 是铝件正常的加工后表面。Ra 0.8–1.6 μm 需要精加工走刀和锋利刀具。Ra 0.2–0.8 μm 需要精细加工、较低进给，通常还需换刀。每降一档都会增加加工节拍。只在关键处标注表面处理：密封面、轴承内孔、滑动面。

通用公差栏可节省时间。标题栏注释如“除另有规定外：线性 ±0.1 mm，角度 ±0.5°，棱边倒角 0.3 mm”，可覆盖 80% 的非关键尺寸。然后只对功能特征单独标注尺寸。

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  用位置度而非链式标注GD&T 避免公差沿链累积。
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  间隙孔用 MMC补偿公差降低成本且不损失功能。
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  只在功能处精加工密封面和内孔，而非所有表面。

CAM 将模型转为 G 代码。编程员选择毛坯、工件夹持、刀具和切削参数。对 6061 铝，12 mm 硬质合金立铣刀、3,000–6,000 rpm、1,500–4,000 mm/min 进给是合理的起始范围。对 316 不锈钢，表面速度降至 60–90 m/min，并采用恒定切削 engagement。

仿真是低成本发现错误的地方。运行毛坯去除仿真，检查三件事：刀柄与工装夹具碰撞、快速移动穿过未切削材料、角落残留毛坯。切到零件表面的过切就是废品。快速移动撞到台钳就是断刀和主轴闷车。

验证后处理器输出与机床匹配。为 3 轴铣床后处理的程序不能在车铣复合中心上直接运行。检查工件坐标系、刀长补偿和切削液代码。若机床有 Ø400 mm 转台，确认后处理中的旋转轴方向。

程序随附装夹单。列出零点、刀具清单和任何测头程序。操作员不应为了确定 X0 Y0 位置而去读 G 代码。

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  先仿真碰撞和过切检查花的是分钟，不是零件。
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  匹配后处理3 轴后处理不能在车铣复合中心上运行。
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  装夹单零点、刀具清单、测头程序一页搞定。

装夹从工件夹持开始。小零件用台钳即可。重复加工用带定位销的工装板更好。对垂直度要求紧的零件，就地加工软爪，使夹持面与主轴垂直。

对刀并设置工件坐标系。探测基准面，而不是信任台钳钳口。在 5 轴机床上，首次切削前验证旋转中心点。在废料或首件毛坯上试切，比在精加工后发现 0.3 mm 偏移更便宜。

按图纸检验首件。用 CMM 或高度规检查关键尺寸，选与公差匹配的量具。±0.005 mm 的要求需在 20 °C 下用 CMM。±0.1 mm 的要求可用卡尺检查。

然后定稿图纸。添加版本字母、日期和简短变更说明。模型和图纸一起更新，以免下一单用旧文件加工。没有版本栏的图纸，就是等着出错的图纸。

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  探测基准不要用台钳钳口确定位置。
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  首件批量加工前先检验。
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  锁定版本模型和图纸始终同步更新。