论文设计指导书

（暨技师论文设计）

指导书

湖南工贸技师学院

工业自动化系

2012年11月

第一部分 论文格式

毕业论文格式按技师论文格式要求，如下：

附件6：

湖南省高级技师/技师论文（封面）格式

湖南省高级技师综合评审 加工中心技师职业文章 国家职业资格二级 文章类型：XXXXXXXX (注明是论文或案例报告、研究报告) 文章题目：XXXXXXXXXXXXXXXXXXX 姓 名： 准考证号： 所在省市：湖南省株洲市 工作单位：湖南工贸技师学院 （所有行距为单倍行距） 湖南省高级技师/技师论文（文章）格式

标题（二号黑体字，居中） 单位、姓名（四号宋体字，居中） 摘要：（摘要正文，四号楷体字，行间距固定值22磅） （文章正文，四号宋体字，行间距固定值22磅，3000字以上） 注释：（小四号宋体字，单倍行距） 以下为论文具体应包含内容 目录 目录应包括毕业设计（论文）中全部章节的标题及页码，含： 正文章节题目（要求编到第3级标题，即□.□.□） 致谢 参考文献 正文 毕业设计（论文）正文分章节撰写，每章应另起一页。 各章标题要突出重点、简明扼要。字数一般在15字以内，不得使用标点符号。 层次 层次不宜太多，根据实际需要选择，正文层次的编排建议用以下格式： 第□章 □□„„□ 居中排 章编号用阿拉伯数字 □.1 □□„„□ 空一格 章编号，顶格 □. 1.1 □□„„□ 不接排 □.1.1.1 □□„„□ □□„„□□ 接排 □□„„ 1. □□„□ □□„□□„□□ 接排 □□„„ （1）□□„□ □□„□□„□□ 接排 结论 致谢 参考文献（小四号宋体字，单倍行距） 第二部分 毕业设计指导

2.1 数控加工零件工艺设计

数控技术毕业设计应包括数控加工工艺分析、数控刀具及其选择、工件装夹方式与数控加工夹具的选择、程序编制中的数值计算、数控加工程序的编制、数控车削加工、数控铣削加工、数控加工中心编程与操作及自动编程技术等内容。

一、数控技术毕业设计必须遵循的一般原则

(1)结合本校数控毕业设计基地建设的具体情况，合理安排毕业设计内容。也可以采用校外企业的实际加工内若作为毕业设计课题。

(2)必须保障人身和设备的安全。在编程操作前应熟悉数控机床的操作说明书，并严格按照操作规程操作。数控加工时精力应高度集中，出现问题应立即切断机床电源，并向指导教师报告。

(3)兼顾加工精度和加工效率，在保证加工精度的前提下，认真进行工艺分析，制定合理的工艺方案，选择合理的切削用量。

(4)注重培养学生获取新知识、新技术和新信息的能力，使学生初步掌握科学研究的基本方法和思路。

二、数控技术毕业设计的步骤

学生必须充分利用设计前的1~2周时间研究设计计划和任务书，了解产品的工艺性及公差等级分析，对于一些零件结构不合理或工艺性不好的，必须征询指导教师的意见后进行改进。在初步明确设计要求的基础上，可按以下步骤进行数控技术毕业设计方案的论证。

(1)分析零件图样。根据任务书，画出零件图，并根据零件图样，对工件的形状、尺寸、精度等级、表面粗糙度、材料和热处理等技术要求进行分析。

(2)确定加工工艺方案。根据上述对零件的分析，选择加工方案，确定加工顺序、加工路线、装夹方式、刀具及切削用量参数等。要求有详细的设计过程，合理的参数选择。

(3)数值计算。根据零件图的尺寸、确定的工艺路线及设定的坐标系，计算零件粗、精加工各运动轨迹，得到刀位数据。要求有刀位点坐标值计算过程和并画出刀具轨迹图。

(4)编写零件加工程序。加工路线、工艺参数及刀位数据确定以后，可以根据数控系统规定的功能指令代码及程序格式，逐段编写加工程序单。此外，还要填写有关的工艺文件，如数控加工工序卡片、数控刀具卡片、数控刀具明细表、工件安装和零点设定卡片、数控加工程序单等。

(5) 仿真加工，校验程序。程序编制完成后，利用仿真功能，输入毛坯尺寸，按循环启动键，对零件图形进行仿真加工，并通过图形判断程序编制是否正确。

(6)程序经指导教师审核后，可按照“设计任务书”上要求进行设计，并在数控机床上进行操作加工出合格零件。完成零件加工后的检验并上交合格零件实物。

(7)按规定格式编制设计说明书和设计报告书。要求上交设计说明书和设计报告书。

(8)毕业设计面试或答辩。

三、数控技术毕业设计的基本内容

数控技术毕业设计主要包括数控加工工艺设计、数控加工程序编制、数控机床操作技能三大核心环节。

1．数控加工工艺设计

数控加工工艺设计包括以下基本内容： (1)零件图的工艺性分析。 (2)加工方法的选择。 (3)工序的划分。

(4)定位与夹紧方式的选择。 (5)加工顺序的安排。

(6)确定走刀路线和工步顺序。 (7)切削用量的选择。

(8)对刀点和换刀点的确定。 (9)数控加工刀具的选择。

(10) 工件在数控机床上的装夹与夹具的选择。 2．数控加工程序编制

数控加工程序编制主要包括以下几个方面的工作： (1)加工工艺分析。 (2)数值计算。

(3)编写零件加工程序单。 (4)制作控制介质。

(5)程序校验与首件试切。 3．数控机床操作技能

数控机床操作技能主要包括以下几个方面的内容： (1)数控车削加工编程与操作。 (2)数控铣削加工编程与操作。 (3)数控加工中心的编程与操作。 (4)数控电火花加工。 (5)数控线切割加工。

(6)数控机床安装、调试与验收。 2.2 典型铣削零件数控加工工艺设计示例

一、设计要求：

加工零件如图2.1所示，材料为HT200，毛坯尺寸：长×宽×高为170mm×110mm×50mm。

设计任务

(1)零件图工艺分析。 (2)确定装夹方案。 (3)确定加工顺序。 (4)选择加工用刀具。 (5)合理选择切削用量。

(6)拟定数控铣削加工工序卡片。

(7)根据加工工序步骤编写加工程序。 (8)完成工件的加工。

（二）工艺分析与选择

(1)零件图工艺分析。该零件主要由平面、孔系及外轮廓组成，内孔表面的加工方法有钻孔、扩孔、铰孔、镗孔、拉孔、磨孔和光整加工等。根据加工方法选择原则，中间40mm孔的尺寸公差为H7，表面粗造度要求较高，可采用钻→粗镗→精镗方案，两端13mm和22mm孔处没有尺寸公差要求，可按自由尺寸公差IT11~IT12处理，表面粗造度要求不高，可采用钻13mm孔→锪孔22mm的方案；平面轮廓常用的加工方法有数控铣、线切割及磨削等。在本设计中，平面与外轮廓表面粗糙度要求Ra6.3mm，可采用粗铣→精铣方案。选择以上方法完全可以保证尺寸、形状精度和表面粗糙度的要求。

(2)确定装夹方案。由于夹具确定了零件在数控机床坐

标系中的位置，因而根据要求

夹具能保证零件在机床坐标图2.2 装夹方式 系的正确坐标方向，同时协调

1--开口垫圈 2 – 压紧螺母 3—带螺纹圆柱销4—削边销

零件与机床坐标系的尺寸。根5—辅助压紧螺母 6—垫圈 7—工件 8—垫块 据零件的结构特点，加工上表

面、60mm外圆及其台阶面和孔系时，可选用平口虎钳夹紧；铣削外轮廓时，应采用一面两孔定位方式，即以底面、40H7和一个13mm定孔位，如图2.4.2所示。选择上述装夹方式，结构相对简单，能保证加工要求，便于实施。

(3)确定加工顺序。加工顺序的选择直接影响到零件的加工质量、生产效率和加工成本。按照基面先行、先面后孔、先主后次、先粗后精的原则确定加工顺序，即粗加工定位基准面(底面)→粗、精加工上表面→60mm外圆及其台阶面→孔系加工→外轮廓铣削→精加工底面并保证尺寸40mm。

(4)刀具选择。刀具的选择是数控加工中重要的工艺内容之一，它不仅影响机床的加工效率，而且直接影响加工质量。编程时，选择刀具通常要考虑机床的加工能力、工序内容、工件材料等因素。

与传统的加工方法相比，数控加工对刀具的要求更高。不仅要求精度高、刚度高、耐用度高，而且要求尺寸稳定、安装调整方便。这就要求采用新型优质材料制造数控加工刀具，并优选刀具参数。

选取刀具时，使刀具的尺寸与被加工工件的表面尺寸和形状相适应。生产中，平面零件周边轮廓的加工，常采用立铣刀。铣削平面时，应选硬质合金刀片铣刀；加工凸台、凹槽时，选高速钢立铣刀。对一些主体型面和变斜角轮廓形的加工，常采用球头铣刀、环形铣刀、鼓形刀、锥形刀和盘形刀。曲面加工常采用球头铣刀，但加工曲面较低和平坦部位时，刀具以球头顶端刃切削，切削条件较差，因而应采环形刀。

本设计中刀具的选择如表2.1所示。

表2-1 数控加工刀具卡片 产品名称或代号 序号 刀具号 零件名称 数量 端 盖 加工表面 零件图号 刀尖半径mm 备注 刀具规格名称 1 2 3 4 5 6 7 编制 T01 T02 T03 T04 T05 T06 T07 Φ125硬质合金端面铣刀 1 1 1 1 1 1 1 铣削上下表面 铣削Φ60外圆及台阶面 钻Φ40H2的底孔 镗Φ40的内孔表面 钻2-Φ13的螺钉过孔 忽钻2-Φ22的沉头孔 铣削外轮廓 年 月 日 0.8 2 0.2 0.2 0.2 Φ63硬质合金立铣刀 Φ38钻头 Φ40镗孔刀 Φ13钻头 Φ22×14忽钻 Φ25硬质合金立铣刀 审核 批准 共 页 第 页 (5)切削用量选择。切削用量包括主轴转速(切削速度)、切削深度或宽度、进给速度(进给量)等。切削用量的大小对切削力、切削功率、刀具磨损、加工质量和加工成本均有显著影响。对于不同的加工方法，需选择不同的切削用量，并应编入程序单内。

合理选择切削用量的原则是:粗加工时，一般以提高生产率为主，但也考虑经济性和加工成本；半精加工和精加工时，应在保证加工质量的前提下，兼顾切削效率、经济性和加工成本。具体数值应根据机床说明书、切削用量手册,并结合经验而定。

孔系加工切削用量见表2.2。该零件材料切削性能较好，铣削平面、60mm外圆及其台阶面和外轮廓面时，留0.5mm加工精余量，其余一次走刀完成粗铣。

确定主轴转速时，先查切削用量手册，硬质合金铣刀加工铸铁(190~260HB) 时的切削速度为45~90m/min，取vc=70m/min，然后根据铣刀直径计算主轴转速，并填入工序卡片中(若机床为有级调速，应选择与计算结果接近的转速)。

n1000vc/D

确定进给速度时，根据铣刀齿数、主轴转速和切削用量手册中给出的每齿进给量，计算进给速度并填入工序卡片中。

vffnfzzn 背吃刀量的选择应根据加工余量确定。粗加工时，一次进给应尽可能切除全部余量。在中等功率的机床上，背吃刀量可达8~10mm。半精加工时，背吃刀量取为0.5~2mm。精加工时，背吃刀量取为0.2~0.4mm。

表 2.2 孔系加工刀具与切削用量参数

(6)拟订数控铣削加工工序卡片。把零件加工顺序、所采用的刀具和切削用量等参数编人表2.3所示的数控加工工序卡片中，以指导编程和加工操作。

表 2.3 数控加工工序卡片

(三) 主要操作步骤及加工程序 1．确定编程原点

铣床上编程坐标原点的位置是任意的，它是编程人员在编制程序时根据零件的特点选定的，为了编程方便，一般要根据工件形状和标注尺寸的基准以及计算最方便的原则来确定工件上某一点为编程坐标原点，具体选择应注意如下几点：

(1)编程坐标原点应选在零件图的尺寸基准上，这样便于坐标值的计算，并减少计算错误。

(2)编程坐标原点尽量选在精度较高的精度表面，以提高被加工零件的加工精度。

(3)对称的零件，编程坐标原点应设在对称中心上；不对称的零件，编程坐标原点应设在外轮廓的某一角点上。

(4)z轴方向的零点一般设在工作表面。

本设计选择40圆的圆心处为工件编程X、Y轴原点坐标，Z轴原点坐标在工件上表面。

2．按工序编制各部分加工程序

(1)粗铣定位基准面(底面),采用平口钳装夹，在MDI方式下，用125mm平面端铣刀，主轴转速为180r/min，起刀点坐标为(150，0，-4)，指令为：

G01X-150.Y0.F40M03

(2)粗铣上表面，起刀点坐标为(150，0，-5)，其余同步骤1。

(3)铣精上表面，起刀点坐标为(150，0，-0. 5)，进给速度为25mm/min，其余同步骤1。

(4) 粗铣60mm外圆及其台阶面，在自动方式下，用63mm面端平铣刀，主轴转速为360r/min，修改后的零件粗加工程序如下： %O0010

(5)精铣60mm外圆及其台阶面，修改后的零件精加工程序如下： %O0011 (

( 6 )钻40H7底孔，在MDI方式下，用38mm的钻头，主轴转速为200r/min，指令为：

G98G83X0.Y0.Z-45.Q5.R10.F40.M03

(7)镗粗40H7孔内表面，使用镗刀，刀杆尺寸为25mm×25mm，主轴转速为600r/min，指令为：

G98G76X0.Y0.Z-45.Q0.5R10.F40.M03

(8)镗精40H7内孔表面，主轴转速为500r/min，指令为

G98G76X0.Y0.Z-45.Q0.5R10.F30.M03

(9)钻2mm×13mm螺孔，在MDI方式下，用13mm的钻头，主轴转速为500r/min，指令为

G98G83X60.Y0.Z-45.Q5.R10.F40.M03 G98G83X-60.Y0.Z-45.Q5.R10.F40.M03

(10)2mm×22mm锪孔，在MDI方式下，用22mm×14mm的锪钻，主轴转速为350r/min，指令为

G98G83X60.Y0.Z-30.Q5.R10.F40.M03 G98G83X-60.Y0.Z-30.Q5.R10.F40.M03

(11)铣粗外轮廓，在自动方式下，用25mm平面立铣刀，主轴转速为900r/min，修改后的粗铣外轮廓加工程序如下： %O0012

(12)铣精外轮廓，在自动方式下，用25mm平面立铣刀，主轴转速为900r/min，在Z轴方向不分层，一次铣削到位。

(13)铣精定位基面至尺寸们40mm，方法同步骤3。 (四)设计小结

经过几周的设计和操作，成功地完成了数控铣削零件的编程与加工，加工的零件各部分尺寸精度和表面质量均达到零件图样的技术要求。整个设计工艺方案选择合理，程序编制正确，加工过程中严格按照操作规程，没有出现撞刀或运动干涉的现象。

通过本课题的设计，我对数控加工的整个过程有了较全面的理解。经过设计中选择刀具，我对数控机床工具系统的特点和数控机床刀具材料和使用范围有了较深的了解，基本掌握了数控机床刀具的选用方法；经过设计加工工艺方案，进一步了解了工件定位的基本原理、定位方式与定位元件及数控机床用夹具的种类与特点，对教材中有关定位基准的选择原则与数控加工夹具的选择方法有了更深的理解；经过编制零件的加工程序，基本熟悉数控编程的主要内容及步骤、编程的种类、程序的结构与格式，对数控编程前数学处理的内容、基点坐标、辅助程序段的数值计算等有了进一步的认识。另外，我还学会了利用自动编程软件MasterCAM对零件进行造型、加工轨迹生成、后置处理及加工程序向机床传输加工等技术和方法。工艺设计、数值计算及程序编制的整个过程虽然任务比较繁

重，但在设计过程中自己通过不断学习和实践，每解决一个问题，都会感到不尽的喜悦和兴奋。

通过本设计的实践，真切体会到理论必须和生产实践相结合。教材中所学到的许多内容在实践中得到了印证，但在具体操作中也出现了一些意想不到的问题，在工艺方案确定后，加工程序也经过多次调试、修改才最终完成了零件的加工。看到自己加工出的合格的零件，我对自己和我的专业更加充满信心。

第三部分 毕业设计选题

铣削类零件的数控加工工艺设计及程序设计

主要内容：

1、编制生产类型为小批生产的铣削类零件的数控加工工艺。 （1）熟悉零件图纸，分析其加工工艺性。

（2）拟定合理的加工工艺，分析其装夹定位要求。

（3）选择各工序所用的设备、刀具、量具以及有关辅助工具。 （4）编制数控加工工艺文件（加工工艺卡和刀具配置卡、检验卡）。 2、利用手工编程或自动编程软件编制铣削零件的数控加工程序。 （1）手工计算轮廓节点或绘制其CAD图形，构建3D模型。

（2）正确选择加工方式进行程序设计或刀路设计，合理的选用加工工艺参数。

（3）利用HNC-22M、MCU和宇龙仿真软件验证刀路，对不合理的刀路进行改进。

（4）优化刀路、使用简化编程技术处理程序。试切削加工。 3、撰写毕业设计论文。

设计题目1图纸

4810342108531R1038R246φ3316φ20R10R101.51633φ331816R10R10R5R6φ3316R101.5R243812813031R4192212045(22)32材料：LY12

设计题目2图纸

11485.760404060454095φ341404099.5454099.8φ204020095φ3840402009585.7114604095404099.585.740160200 材料：LY12 惯性基座

3.3产品造型类零件实体构建及其数控编程加工工艺设计 主要内容：

1、利用CAD软件进行产品零件的3D建模。

（1）分析工业产品的用途，说明设计思路，选择CAD软件，确立建模思路。 （2）正确构零件的3D实体模型，清楚表述设计过程。 （3）利用3D模型，生成相关工程图。 （4）若为组件，生成相关装配图。 2、若进行加工，叙述加工思路。

（1）正确选择加工方式进行3D刀路设计，合理的选用加工工艺参数。 （2）利用仿真软件验证刀路，对不合理的刀路进行改进。

（3）生成NC程序，利用加工中心机床进行试切削加工，评估验证刀路设计效果。 3、撰写毕业设计论文。 论文方向：（1）零件的3D建模

（2）零件2D图纸的绘制 （3）装配图，及其加工过程的说明

设计内容一: 滑轮机构的装配设计；

设计内容二： 千斤顶的装配；

设计内容三： 平口钳的装配；

产品代号 SG1020 材料名称 球墨铸铁 机床名称 车削中心 夹具名称 车床夹具 备数控加工工序卡 材料牌号 QT500-7 机床型号 CH6145 夹具编号 SY80-101-J02 零（部）件代号 101/201 零（部）件代号 卡钳体 工序名称 缸孔加工 工序号 2 Φ72.8为矩形槽直径对表尺寸，测量数为注 Φ72.8±0.05 工步 1 2 3 4 5 6 7 装夹工件 粗车缸孔Φ66.4, 45.3 口部扩孔，倒角Φ76.70车防尘槽Φ80.800.30.050.30工作内容 刀具 T01 量具 主轴转速S（r/min） 500 300 280 600 300 200 审核 批准 背吃刀量 进给速度F（mm/r） 0.18 0.1 0.05 0.18 0.08 0.1 日期 自检频次 1/20 1/20 1/15 1/5 1/20 1/5 0~125游标卡尺 专用游标卡尺 内径千分尺 成形槽专用内卡钳3501QA-015-L02 ，70.15，0.5x45° 00.2T03 T05 , 4.50.15 精车缸孔Φ66.70.02, Z深450预切矩形槽 T07 T09 T11 日期 精切矩形槽Φ72.8±0.05，4.19±0.05 数量 文件号 签字 更改标记 编制 共 页 第 页