数控专业毕业设计指导书.docx

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数控专业毕业设计指导书

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毕业设计指导书

————机电一体化专业

（曾利奎）

机电工程系

毕业设计是学生毕业前的最后学习阶段，是学习深化与升华的重要过程；是学生学习、研究与实践成果的全面总结；是学生综合素质与工程实践能力培养效果的全面检验；是学生毕业资格认证的重要依据。

它要求学生在教师指导下，综合运用所学知识独立完成，以提高学生分析和解决工程技术实际问题的能力,使学生成为社会所需的合格的应用型人才。

一、毕业设计的目的

通过毕业设计，使学生达到以下目的：

学会查阅有关资料，初步掌握编制数控加工工艺规程的方法，能较好的编制数控加工工艺；对于一般的加工内容能直接手动编制加工程序；能利用三维软件进行一般零件的造型，并能灵活运用软件自动生成加工程序；掌握数控机床的基本操作，并能按照要求加工出合格的产品，或者使用仿真软件加工出需零件。

二、毕业设计的任务和要求

1、零件图的技术分析。

2、零件加工工艺分析及加工路线方案的确定。

3、夹具及装夹方案的确定。

4、刀具、量具的选择。

5、选择合理的工艺参数及加工参数。

6、手工编制正确的加工程序。

7、仿真加工满足精度要求的零件。

8、编制说明书。

三、毕业设计步骤及方法：

1、零件图分析

在制订零件的机械加工工艺规程时，首先要对照产品装配图分析零件的零件图，明确零件在产品中的位置、作用及相关零件的位置关系，然后着重对零件进行结构分析和技术要求的分析。

零件的结构分析：

（1）零件表面的组成和基本类型

在零件结构分析时，根据机械零件不同表面的组合形成零件结构上的特点，就可选择与其相适应的加工方法和加工路线。

（2）主要表面与次要表面区分

根据零件各加工表面要求的不同，可以将零件的加工表面划分为主要加工表面和次要加工表面；这样，就能在工艺路线拟定时，做到主次分开以保证主要表面的加工精度。

（3）零件的结构工艺性

所谓零件的结构工艺性是指零件在满足使用要求的前提下，制造该零件的可行性和经济性。

功能相同的零件，其结构工艺性可以有很大差异。

所谓结构工艺性好，是指在现有工艺条件下，既能方便制造又有较低的制造成本。

零件的技术要求分析

零件图样上的技术要求，既要满足设计要求，又要便于加工，而且齐全和合理。

其技术要求包括下列几个方面：

（1）加工表面的尺寸精度、形状精度和表面质量；

（2）各加工表面之间的相互位置精度；

（3）工件的热处理和其它要求，如动平衡、镀铬处理、去磁等。

零件的尺寸精度、形状精度、位置精度和表面粗糙度的要求，对确定机械加工工艺方案和生产成本影响很大。

因此，必须认真审查，以避免过高的要求使加工工艺复杂化和增加不必要的费用。

在认真分析了零件的技术要求后，结合零件的结构特点，对零件的加工工艺过程便有一个初步的轮廓。

加工表面的尺寸精度、表面粗糙度和有无热处理要求，决定了该表面的最终加工方法，进而得出中间工序和粗加工工序所采用的加工方法。

2、加工内容

当选择并决定某个零件进行数控加工后，并不等于要把它所有的加工内容都包下来，而可能只是对其中一部分进行数控加工，必须对零件图纸进行仔细的工艺分析，确定那些最适合、最需要进行数控加工的内容和工序。

在选择并做出决定时，应结合本单位的实际，立足于解决难题、攻克关键和提高生产效率，充分发挥数控加工的优势。

具体选择时，一般可按下列顺序考虑：

（1）通用机床无法加工的内容应作为首先选择内容

（2）通用机床难加工质量难以保证的内容应作为重点选择内容

（3）通用机床加工效率低，工人手工操作劳动强度大的内容，可在数控机床尚存在富余能力的基础上进行选择。

（4）相比之下，下列一些加工内容则不宜选择采用数控加工：

1需要通过较长时间占机调整的加工内容；

②不能在一次安装中加工完成的其他零星部位，采用数控加工很麻烦，效果不明显，可安排通用机床补加工。

此外，在选择和决定加工内容时，也要考虑生产批量、现场生产条件、生产周期等情况来确定

3、确定定位夹紧方案

依据加工内容，所选机床确定定位夹紧方案。

定位和夹紧要求可靠、稳定，同时不影响加工时刀具的进给。

4、加工工步的划分及顺序确定

设计数控加工工艺实际就是设计各表面的加工工步。

在设计加工工步时，主要从精度和效率两方面考虑。

下面是数控加工工步设计的主要原则：

（1）加工表面按粗加工、半精加工、精加工次序完成，或全部加工表面按先粗，后半精、精加工分开进行。

加工尺寸公差要求较高时，考虑零件尺寸、精度、零件刚性和变形等因素，可采用前者；加工位置公差要求较高时，采用后者。

（2）对于既有铣面又有镗孔的零件，可以先铣后镗。

（3）当一个设计基准和孔加工的位置精度与机床定位精度、重复定位精度相接近时，采用相同设计基准集中加工的原则。

（4）相同工位集中加工，应尽量按就近位置加工，以缩短刀具移动距离，减少空运行时间。

（5）按所用刀具划分工步。

（6）考虑到加工中存在着重复定位误差，对于同轴度要求很高的孔系，就不能采取上一原则，应该在一次定位后，通过顺序连续换刀，顺序连续加工完该同轴孔系的全部孔后，再加工其他坐标位置孔，以提高孔系同轴度。

5、确定进给路线

在数控加工中，刀具刀位点相对于工件运动的轨迹称为进给路线。

进给路线不仅包括了加工内容，也反映出加工顺序，是编程的依据之一。

确定进给路线的原则：

（1）加工路线应保证被加工工件的精度和表面粗糙度。

（2）应使加工路线最短，以减少空行程时间，提高加工效率。

（3）在满足工件精度、表面粗糙度、生产率等到要求的情况下，尽量简化数学处理时的数值计算工作量，以简化编程式工作。

（4）当某段进给路线重复使用时，为了简化编程，缩短程序长度，应使用子程序。

此外，确定加工路线时，还要考虑工件的形状与刚度、加工余量的大小，机床与刀具的刚度等情况，确定是一次进给还是多次进给来完成加工，以及设计刀具的切入与切出方向和在铣削加工中是采用顺铣还是逆铣等。

6、加工余量的确定

通过确定加工余量，来计算各工序的工序尺寸。

加工余量大小与加工成本有密切关系，加工余量过大不仅浪费材料，而且增加切削工时，增大刀具和机床的磨损，从而增加成本；加工余量过小，会使前一道工序的缺陷得不到纠正，造成废品，从而也使成本增加，因此，合理地确定加工余量，对提高加工质量和降低成本都有十分重要的意义。

确定加工余量的方法有3种：

分析计算法、经验估算法和查表修正法。

（1）分析计算法本方法是根据有关加工余量计算公式和一定的试验资料，对影响加工余量的各项因素进行分析和综合计算来确定加工余量。

用这种方法确定加工余量比较经济合理，但必须有比较全面和可靠的试验资料。

目前，只在材料十分贵重，以及军工生产或少数大量生产的工厂中采用。

（2）经验估算法本方法是根据工厂的生产技术水平，依靠实际经验确定加工余量。

为防止因余量过小而产生废品，经验估计的数值总是偏大，这种方法常用于单件小批量生产。

（3）查表修正法此法是根据各工厂长期的生产实践与试验研究所积累的有关加工余量数据，制成各种表格并汇编成手册，确定加工余量时，查阅有关手册，再结合本厂的实际情况进行适当修正后确定，目前此法应用较为普遍。

7、选择刀具

目前数控加工中广泛采用可转位刀片，一般是根据所加工内容，确定相应刀具的尺寸，然后以查相应刀具厂商所提供的刀具手册来选择刀具。

8、确定切削用量

切削用量的选取主要通过所选用的刀具厂商提供的切削参数和机床的性能，结合本工序的加工要求进行适当的修正后确定；也可以参考相应的手册，结合实际情况进行适当的修正后确定。

9、编写工艺文件

最后根据设计方案编写相应的工艺文件：

数控加工工序卡片、数控加工刀具卡片、数控加工进给路线图。

其格式见附表

10、加工程序的编写

零件图形的数学处理

零件手工编程尺寸及自动编程时建模图形尺寸的确定

数控铣削加工零件时，手工编程尺寸及自动编程零件建模图形的尺寸不能简单地直接取零件图上的基本尺寸，要进行分析。

图形尺寸可按下述步骤调整：

（1）精度高的尺寸的处理

（2）几何关系的处理

（3）精度低的尺寸的调整

（4）节点坐标尺寸的计算

（5）编程尺寸的修正。

转接凹圆弧的处理

对于直线轮廓所夹的凹圆弧，一般可由铣刀半径直接形成而不必走圆弧轨迹。

但对于与圆弧相切或相交的转接凹圆弧，通常都用走圆弧轨迹的方法解决。

手工编制数控加工程序

一些简单的加工可以通过手工来编程，编程时要依据所选用的系统和工艺要求来编程，不可随意，程序结构要简捷实用。

如有条件可上机实验。

复杂表面自动编程工艺处理

对于一些形面较复杂的可采用计算机辅助自动编程。

零件几何造型

交互式图形自动编程系统（CAD／CAM），可通过三种方法获取和建立零件几何模型：

（1）软件本身提供的CAD设计模块。

（2）其他CAD／CAM系统生成的图形，通过标准图形转换接口（例如STEP、DXFIGES、STI，、DWG、PARASLD、CADL、NFL等），转换成编程系统的图形格式。

（3）三坐标测量机数据或三维多层扫描数据。

生成刀具路径

在完成了零件的几何造型以后，交互式图形自动编程系统第二步要完成的是产生刀具路径。

其基本过程为：

（1）首先确定加工类型（点位、轮廓、挖槽或曲面加工等），用光标选择加工部位，选择走刀路线或切削方式。

（2）选取或输入刀具类型、刀号、刀具直径、刀具补偿号、加工预留量、进给速度、主轴转速、退刀安全高度、粗精切削次数及余量、刀具半径长度补偿状况、进退刀延伸线值等加工所需的全部工艺切削参数。

（3）编程系统根据这些零件几何模型数据和切削加工工艺数据，经过计算、处理，生成刀具运动轨迹数据，即刀位文件CLF（Cutlocationfile），并动态显示刀具运动的加工轨迹。

刀位文件与采用哪一种特定的数控系统无关，是一个中性文件，因此通常称产生刀具路径的过程为前置处理。

后置处理

后置处理就是生成针对某一特定数控系统的数控加工程序。

由于各种机床使用的数控系统各不相同，例如有FANUC、SIEMENS等系统，每一种数控系统所规定的代码及格式不尽相同．为此，自动编程系统通常提供多种专用的或通用的后置处理文件，这些后置处理文件的作用是将已生成的刀位文件转变成合适的数控加工程序。

早期的后置处理文件是不开放的，使用者无法修改。

目前绝大多数优秀的CAD/CAM软件提供开放式的通用后置处理文件。

使用者可以根据自己的需要打开文件，按照希望输出的数控加工程序格式，修改文件中相关的内容。

这种通用后置处理文件，只要稍加修改，就能满足多种数控系统的要求。

四、利用数控仿真软件加工出满足要求的零件

五、毕业设计说明书

编写毕业设计说明书的过程是将设计工作进行分析、整理、归纳、加工的过程。

对于毕业设计说明书的要求是整洁、完备、内容正确、概念清楚、数据可靠、文字通顺、图样齐全、符合规范等。

1．基本要求

学生在撰写毕业设计（论文）中，应坚持科学态度，刻苦钻研、独立完成。

书写内容应简明扼要，文理通顺，字迹工整，章节层次分明，图表清晰准确，使用的术语必须统一。

在正文中除符号外，不得以外文字母符号代替文字说明，所有基本公式都应加以编号，引用公式及参考资料等，必须注明出处。

工程图的绘制必须按国家标准，所有图表都应编号。

2．毕业设计（论文）的格式

毕业设计（论文）按以下次序排列：

毕业设计（论文）封面

毕业设计（论文）目录

摘要，关键词

设计（论文）正文：

引言，正文，结束语（或小结），致谢

主要参考文献

附录（设计总装图、工装图、零件图、工序流程、程序清单，流程图及其它图表等）

3．撰写毕业设计说明书过程和要点

说明书是学生毕业设计结果的书面表达方式，它应反映学生在毕业设计期间所做的全部工作。

因此，在撰写毕业设计说明书时，必须认真思考、全面表达、实事求是、要有严谨的学习态度，养成良好的学风。

在撰写毕业设计说明书之前，必须拟定好提纲，打好草稿。

草稿写好后请指导老师审阅。

并提出修改意见。

论文草稿完成后，采用打印的方式。

使用统一规格（A4）的纸张。

打印时注意颜色不要太浅。

要避免错字漏字别字，应认真校对。

书写应简明扼要，重点突出。

毕业设计说明书格式要规范，篇幅不宜过长，也不要过于简短，正文字数不超低于5000字。

毕业设计说明书结构要清晰，层次分明，逻辑性强，计算（公式）正确，结论可靠。

毕业设计说明书的引言部分要说明该题目的提出背景，国内外的发展状况、所达到的水平以及研究该题目的重要意义。

毕业设计说明书应就所选题目的基本设计思路，基本方法或基本途径，作以简单扼要的叙述。

应着重叙述解决这一问题的关键技术，尤其是自己所做的主要工作，指出这项目具有哪些特点，有什么创新点，

最后结束语部分应指出本设计中尚存在哪些不足，有待于进一步改进的地方。

并对指导教师的辛勤工作表示感谢。

六、成绩评定

毕业设计（论文）的考核和成绩评定，是保证教学质量的一个重要环节。

应严格要求，执行统一标准，要控制各挡评分比例，以反映学生的客观水平。

对毕业设计（论文）的考核，应贯穿毕业设计的始终，总成绩可由平时成绩、设计评定成绩和最终成果几部分组成。

各项成绩考核内容如下：

A、平时成绩

平时成绩包括：

工作态度和工作作风、工作业绩，遵守纪律、爱护实验设备、查阅文献收集资料的能力、综合利用所学理论知识技能、分析问题和独立解决实际问题的能力、按时完成导师布置的阶段性任务等情况。

应占总成绩的30％。

B、论文评定成绩

该成绩包括：

题目难易程度、设计计算、数据处理、研究分析、独立理解等，单项及综合指标是否达到要求，毕业设计质量的高低，是否有创新之处，毕业论文的语句及文字等综合评价，占总成绩的40％。

C、最终成果成绩

数控工艺分析，编程过后，通过计算机仿真或者实物加工出来的效果。

点总成绩的30%

在评定成绩时，要从严掌握“优秀”的标准，优秀只能授予那些确实达到任务书的要求、理论扎实，在某些方面有创造性或新见解的毕业生。

此外，对于达不到基本要求的学生应给予不及格，防止评分过宽的现象。

附：

各种工艺文件

附表机械加工工艺过程卡片

XX业技术学院

机械加工工艺过程卡片

产品型号

零件图号

产品名称

零件名称

材料牌号

毛坯种类

毛坯外形尺寸

备注

工序号

工序名称

工序内容

车间

工段

设备

工艺装备

工时

编制

审核

批准

共页

第页

附表数控加工工序卡

XX职业技术学院

数控加工工序卡片

产品型号

零件图号

产品名称

零件名称

材料牌号

毛坯种类

毛坯外形尺寸

备注

工序号

工序名称

设备名称

设备型号

程序编号

夹具代号

夹具名称

冷却液

车间

工

步

号

工步内容

刀

具

号

刀具

量具及检具

主轴转速

（r/min）

切削速度

（m/min）

进给速度

（mm/r）

背吃刀量

（mm）

备注

编制

审核

批准

共2页

第1页

XX职业技术学院

数控加工工序卡片

产品型号

零件图号

产品名称

零件名称

材料牌号

毛坯种类

毛坯外形尺寸

备注

工序号

工序名称

设备名称

设备型号

程序编号

夹具代号

夹具名称

冷却液

车间

工序简图：

编制

审核

批准

共2页

第2页

附表数控加工刀具卡片

XX职业技术学院

数控加工刀具卡片

产品型号

零件图号

产品名称

零件名称

材料牌号

毛坯种类

毛坯外形尺寸

备注

工序号

工序名称

设备名称

设备型号

程序编号

夹具代号

夹具名称

冷却液

车间

工步号

刀具号

刀具各称

刀具型号

刀片

刀尖半径

（mm）

刀柄型号

刀具

补偿量（mm）

备注

型号

牌号

直径/mm

刀长mm）

编制

审核

批准

共页

第页

以下无正文

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