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無(wú)錫職業(yè)技術(shù)學(xué)院
畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)
論文題目:四爪單動(dòng)卡盤(pán)(k72200)絲杠工藝設(shè)計(jì)與程序編制
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2014年4月10 日
四爪單動(dòng)卡盤(pán)(k72200)絲杠工藝設(shè)計(jì)與程序編制
摘 要: 本文介紹了四爪單動(dòng)卡盤(pán)絲桿零件從毛坯到成品的加工過(guò)程。對(duì)零件的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析,使用UG軟件對(duì)零件進(jìn)行造型設(shè)計(jì),制定了零件的加工工藝內(nèi)容。選擇了零件毛坯和設(shè)備,確定了定位基準(zhǔn)與夾具,對(duì)零件的加工工藝方案、切削用量的選擇等進(jìn)行了具體的分析。編制了工藝卡、工序卡和刀具卡片,采用手動(dòng)編程和UG自動(dòng)編寫(xiě)程序。并使用設(shè)備加工加工出零件,進(jìn)行質(zhì)量分析。
關(guān)鍵詞:造型設(shè)計(jì);工藝內(nèi)容;加工工藝;切削用量;編寫(xiě)程序
Four claws single-acting chuck (k72200) screw process design and programming
Abstract:This paper introduces the four single chuck screw parts machining process from blank to the finished product.The structure of parts are analyzed, and the use of UG software to design parts, made the processing technology of parts.Chose the blank parts, and equipment, determine the locating datum and the fixture, the machining process of parts scheme, selection of cutting parameter and so on has carried on the detailed analysis.Prepare the process card, process card and card of tools, using manual programming and automatic programming UG.Machining parts, and use the equipment for quality analysis.
Key words: Modeling design;Technology content; The processing technology; Cutting parameter; Write a program
II
目 錄
摘 要 I
Abstract II
一 設(shè)計(jì)內(nèi)容總述 1
二 零件圖樣基本分析 2
(一)零件圖 2
1零件毛坯材料分析 2
2工藝設(shè)計(jì) 3
3零結(jié)構(gòu)工藝分析 3
(二)零件圖樣工藝方案基本分析 4
(三)裝夾方案分析 4
(四)加工方法與加工順序及進(jìn)給路線分析 4
1 加工方法的確定 4
2加工順序 6
3加工工序選擇原則 6
(五)選擇數(shù)控刀具的原則 7
(六)選擇數(shù)控加工用刀具 8
(七)切削用量的選擇 8
1 軸外圓的切削用量 9
(1)確定粗車(chē)時(shí)的切削用量ap 9
(2)確定精車(chē)時(shí)的切削余量 9
2切斷及切退刀槽的切削用量 10
(1)切斷時(shí)的切削用量 10
(2)切退刀槽時(shí)的切削用量 10
3鉆孔(Ф10)的切削用量 10
三 工藝規(guī)程的設(shè)計(jì) 12
(一)制定工藝路線 12
(二)機(jī)械加工工藝卡片 12
(三) 數(shù)控加工工序卡 13
四零件三維圖的繪制及程序的編制 14
(一) 實(shí)體圖的繪制 14
(二)編程的分類 17
(三)手動(dòng)編程 18
(四)自動(dòng)編程 21
總 結(jié) 26
致 謝 28
參考文獻(xiàn) 29
一 設(shè)計(jì)內(nèi)容總述
這次的設(shè)計(jì)課題是“四爪單動(dòng)卡盤(pán)(k72200)絲杠工藝設(shè)計(jì)與程序編制”,其主要包括以下幾大部分內(nèi)容:零件的工藝分析、工藝過(guò)程設(shè)計(jì)、造型設(shè)計(jì)、刀具的選用、各技術(shù)參數(shù)的選用、數(shù)控加工程序的編制、后置處理、仿真模擬和走刀軌道、技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析、主要參與資料以及后記。零件的工藝分析主要是對(duì)零件的圖樣,零件的裝夾、配件的加工順序和走刀路線,刀具的選擇,各工藝參數(shù)的確定,以及工藝卡片進(jìn)行大致分析。而工藝過(guò)程分析,則是設(shè)計(jì)書(shū)中最復(fù)雜,內(nèi)容最多的一個(gè)部分,其主要包括毛坯的選擇,工藝路線的設(shè)計(jì),加工設(shè)備的選擇,以及各刀具路線的具體設(shè)計(jì)等等技術(shù)設(shè)計(jì)。
在這次設(shè)計(jì)中,我們要綜合運(yùn)用到數(shù)控技術(shù)、機(jī)械設(shè)計(jì)與制造、工程力學(xué)、公差配合與測(cè)量、機(jī)械制圖、AutoCAD、UG等所學(xué)過(guò)的課程知識(shí)中的相關(guān)理論,并結(jié)合平時(shí)在實(shí)習(xí)過(guò)程中的實(shí)踐知識(shí),獨(dú)立的去分析和解決問(wèn)題,以達(dá)到準(zhǔn)確、全面、快速的完成設(shè)計(jì)任務(wù)的目的。在設(shè)計(jì)中,要對(duì)設(shè)計(jì)任務(wù)進(jìn)行全面的分析,然后繪制零件圖紙等,然后要對(duì)各種工藝文件進(jìn)行規(guī)范,最后將各技術(shù)文件裝訂成冊(cè)。
在設(shè)計(jì)中,為了能夠解決各種問(wèn)題,要懂得利用團(tuán)隊(duì)資源,大家協(xié)作才會(huì)容易做到全面。而對(duì)于疑難問(wèn)題,除了向指導(dǎo)老師請(qǐng)教之外,自己也可以查閱各種資料和手冊(cè)來(lái)解決,以增強(qiáng)我們的實(shí)際動(dòng)手能力,使我們?cè)谙蛏鐣?huì)一線工作崗位過(guò)渡的過(guò)程中又進(jìn)了一步。 由于自己的能力有限,在設(shè)計(jì)中還有許多不足之處,希望各位老師指教。
二 零件圖樣基本分析
(一)零件圖
CAD零件圖
圖2-1
三維零件圖
圖2-2
1零件毛坯材料分析
毛坯的選擇和擬定毛坯圖是制定工藝規(guī)程的最初階段工作之一,也是一個(gè)比較重要的階段,毛坯的形狀和特征(硬度,精度,金相組織等)對(duì)機(jī)械加工的難易,工序數(shù)量的多少有直接影響,因此,合理選擇毛坯在生產(chǎn)占相當(dāng)重要的位置,同樣毛坯的加工余量的確定也是一個(gè)非常重要的問(wèn)題。
毛坯種類的選擇決定與零件的實(shí)際作用,材料,形狀,生產(chǎn)性質(zhì)以及在生產(chǎn)中獲得可能性有關(guān)。毛坯的制造方法主要有以下幾種:1、型材2、鑄造3、鍛造4、焊接5、其他毛坯。根據(jù)零件的材料,所以我們組選采用型材加工的方式加工毛坯。本零件的生產(chǎn)方式為小批量生產(chǎn),所以加工方式中的車(chē)削加工和銑削加工,它比較符合經(jīng)濟(jì)性。
2工藝設(shè)計(jì)
(1)工藝設(shè)計(jì)
1)對(duì)零件進(jìn)行工藝分析
2)選擇毛坯和機(jī)床
3)確定加工方案
4)選擇刀具并填寫(xiě)工具單
5)確定零件裝夾方式
6)確定粗、精車(chē)加工切削用量
7)確定工序內(nèi)容并填寫(xiě)工序卡
(2)編寫(xiě)加工程序
1)建立工件坐標(biāo)系
2)基點(diǎn)尺寸計(jì)算與確定
3)尺寸及其精度計(jì)算
4)編寫(xiě)加工程序
(3)零件加工與精度檢測(cè)
1)加工程序輸入與仿真
2)零件加工
3)零件精度檢測(cè),填寫(xiě)零件加工質(zhì)量檢驗(yàn)單
3零結(jié)構(gòu)工藝分析
該零件主要由外圓柱面、螺紋、內(nèi)孔、內(nèi)方槽組成。如零件圖所示,材料為40Rc,毛坯為Φ28x100mm,中小批量生產(chǎn),整個(gè)零件的粗、精加工應(yīng)分開(kāi)進(jìn)行,以保證精度的要求。
(二)零件圖樣工藝方案基本分析
該零件粗、精加工分開(kāi),外圓柱各個(gè)尺寸,先加工Φ24d10-0.065 -0.149外圓、而后加工Φ13.5的槽,再加工左旋方形螺紋,掉頭加工時(shí)采用統(tǒng)一基準(zhǔn),以Φ24d10-0.065 -0.149圓柱面作為基準(zhǔn),加工零件的左端,外圓柱面和端面,及內(nèi)孔,最后上銑床也是Φ24d10-0.065 -0.149圓柱面作為基準(zhǔn)加工方形槽。
(三)裝夾方案分析
在確定裝夾方案時(shí),只需根據(jù)已選定的加工表面和定位基準(zhǔn)確定工件的定位夾緊方式,并選擇合適的夾具。
(1)專用夾具:一般在產(chǎn)品相對(duì)穩(wěn)定、批量較大的生產(chǎn)中采用各種專用夾具,可獲得較高的生產(chǎn)率和加工精度。除大批量生產(chǎn)之外,中小批量生產(chǎn)中也需要采用一些專用夾具,但在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)時(shí)要進(jìn)行具體的技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析;
(2)組合夾具:組合夾具是一種模塊化的夾具。標(biāo)準(zhǔn)的模塊元件具有較高的精度和賴磨性,可組裝成各種夾具。夾具用完可拆卸,清洗后可留、待組裝新的夾具。由于使用組合夾具可縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備周期,元件能重復(fù)多次使用并具有減少專用夾具數(shù)量等優(yōu)點(diǎn);
(3)通用夾具:已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化的可加工一定范圍內(nèi)不同工件的夾具,稱為通用夾具。其尺寸、結(jié)構(gòu)已經(jīng)規(guī)范化,而且具有一定的通用性,這類夾具適應(yīng)性強(qiáng),可用于一定形狀和尺寸范圍內(nèi)的各種工件,價(jià)格便宜。其缺點(diǎn)是夾具精度不高,生產(chǎn)效率也比較低,較難裝夾。一般適用于單件小批量生產(chǎn)中。
經(jīng)綜合分析:該零件形狀規(guī)則,由于零件的加工面比較多,為了提高勞動(dòng)生產(chǎn)效率,保證加工質(zhì)量,降低勞動(dòng)強(qiáng)度需要設(shè)計(jì)夾具,選用三爪卡盤(pán)相應(yīng)工具夾具裝夾即可,銑方槽也是使用三爪卡盤(pán),將三爪卡盤(pán)固定在工作面上。
根據(jù)前面定位基準(zhǔn)的選擇,其特點(diǎn)是,利于分中打表及校準(zhǔn),一次性裝夾提高加工的精度。
(四)加工方法與加工順序及進(jìn)給路線分析
1 加工方法的確定
加工方案的選擇,直接影響到技術(shù)經(jīng)濟(jì)性的好壞。對(duì)于本次所設(shè)計(jì)的四爪單動(dòng)卡盤(pán)絲桿零件,其加工方案是很多的,我們的已選方案是最為保險(xiǎn)、最能保證其精度要求的,同時(shí)也是顧全經(jīng)濟(jì)性的一種合理的加工方案。
在數(shù)控加工中,刀具刀位點(diǎn)相對(duì)于工件運(yùn)動(dòng)的軌跡稱為進(jìn)給路線。進(jìn)給路線不僅包括切削加工時(shí)的進(jìn)給路線,還包括刀具到位、對(duì)刀、退刀和換刀等一系列過(guò)程的刀具運(yùn)動(dòng)線。
確定進(jìn)給路線時(shí),要在保證被加工零件獲得良好的加工精度和表面質(zhì)量的前提下,力求計(jì)算容易,走刀路線短,空刀時(shí)間少。進(jìn)給路線的確定與工件表面狀況、要求的零件表面質(zhì)量、機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)的間隙、刀具耐用度以及零件輪廓形狀等有關(guān)。進(jìn)給路線主要考慮以下幾個(gè)方面:
(1)車(chē)削和銑削零件表面時(shí),要正確選用加工方式。
(2)進(jìn)給路線盡量短,以減少加工時(shí)間。
(3)進(jìn)刀、退刀位置應(yīng)選在零件不太重要的部位,并且使刀具沿零件的切線方向進(jìn)刀、退刀,以避免產(chǎn)生刀痕。在切削內(nèi)表面輪廓時(shí),切入切出無(wú)法外延,銑刀只能沿法線方向切入和切出,此時(shí),切入切出點(diǎn)應(yīng)選在零件輪廓的兩個(gè)幾何元素的交點(diǎn)上。
(4)先加工外輪廓,后加工內(nèi)輪廓
特別注意銑方槽時(shí)銑削的進(jìn)給路線:
①在用立銑刀側(cè)刃銑削零件外輪廓時(shí),銑刀的切入和切出點(diǎn)應(yīng)沿零件輪廓曲線的延長(zhǎng)線上切入和切出零件表面,而不應(yīng)沿法相直接切入零件,以避免加工表面產(chǎn)生劃痕,保證其零件輪廓光滑。
②銑削封閉的內(nèi)輪廓表面時(shí),若內(nèi)輪廓曲線允許外延,則應(yīng)沿切線方向切 入切出。若內(nèi)輪廓曲線不允許外延,則刀具只能沿內(nèi)輪廓曲線的法向切入切出,并將其切出點(diǎn)選在零件輪廓兩幾何元素的交點(diǎn)處。當(dāng)內(nèi)部幾何元素相切無(wú)交點(diǎn)時(shí),為防止刀補(bǔ)取消時(shí)在輪廓拐角處留下凹口,刀具的切入切出點(diǎn)應(yīng)遠(yuǎn)離拐角。
因此在銑削該零件時(shí),銑削外輪廓的銑刀的切入和切出點(diǎn)應(yīng)沿零件輪廓曲線的延長(zhǎng)線上切入和切出零件表面;加工內(nèi)腔時(shí)由于內(nèi)輪廓曲線不允許外延,則刀具只能沿內(nèi)輪廓曲線的法向切入切出。這樣既能減少走刀路線,又能保證零件的
加工質(zhì)量。
加工方法的選擇原則是保證加工表面的精度和表面粗糙度的要求,由于獲得同一級(jí)精度及表面粗糙度的加工方法一般有許多,因而在實(shí)際選擇時(shí),要結(jié)合零件的形狀、尺寸大小和形位公差等要求全面考慮。
通過(guò)以上數(shù)據(jù)分析,考慮加工的效率和加工的經(jīng)濟(jì)性,最理想的加工方式為車(chē)削和銑削,考慮該零件為中小批量加工,故加工設(shè)備采用數(shù)控車(chē)床和數(shù)控銑床。
根據(jù)加工零件的外形和材料等條件,選用數(shù)控機(jī)床。
同樣在該零件的加工方法的選擇中,我們考慮了工具的具體情況和我們的具體加工條件,一般我們按加工順序來(lái)闡述加工方案。
2加工順序
零件加工,常常是通過(guò)粗加工、半精加工和精加工逐步達(dá)到的。對(duì)這些尺寸僅僅根據(jù)質(zhì)量要求選擇相應(yīng)的最終加工方法是不夠的,還應(yīng)正確的確定毛坯到最終成形的加工方案。
該零件加工順序?yàn)椋?
采用三爪卡盤(pán)裝夾。將零件伸出長(zhǎng)80mm,用外圓車(chē)刀對(duì)零件進(jìn)行粗加工(徑向留0.5mm余量,軸向留0.1mm余量)→精加工Φ19.5的圓弧面和Φ24d10-0.065 -0.149mm外圓柱面→加工Φ13.5mm的槽→加工M24x2的方形左螺紋→切斷(軸向留0.5mm余量)→掉頭夾持Φ24d10-0.065 -0.149mm圓柱面,加工零件的左端,使尺寸到位長(zhǎng)74mm,加工外圓柱面Φ19.5mm→鉆Φ10mm的內(nèi)孔深18mm→加工60°的圓弧面→上銑床,銑四方→檢驗(yàn)是否合格→合格取下零件。
3加工工序選擇原則
(1) 加工工序劃分一般可按下類方法進(jìn)行:
①刀具集中分序法
就是按所用刀具劃分工序,用同一把刀具加工完零件上所有可以完成部位。再用第二把刀、第三把完成他們可以完成的其他部位。這樣可以減少換刀次數(shù),壓縮空程時(shí)間,減少不必要的定位誤差。
②以加工部位分序法
對(duì)于加工類容很多的零件,可按其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)將加工部分分成幾個(gè)部分,如內(nèi)形、外形、曲面或平面等。一般先加工平面、定位面,后加工孔;先加工簡(jiǎn)單幾何形狀,在加工復(fù)雜的幾何形狀;先加工精度較低的部位,再加工精度較高的部位。
③以粗、精加工分序法
對(duì)于易發(fā)生加工變形的零件,由于粗加工后可能發(fā)生的變形而需要進(jìn)行校形,故一般來(lái)說(shuō)凡要進(jìn)行粗、精加工的都要將工序分開(kāi)。綜上所述,在劃分工序時(shí),一定要視零件的結(jié)構(gòu)和工藝性,機(jī)床的功能,零件數(shù)控加工內(nèi)容的多少,安裝次數(shù)及本單位生產(chǎn)組織狀況靈活掌握。另建議采用工序集中的原則還是采用工序分散的原則,要根據(jù)實(shí)際情況來(lái)確定,但一定力求合理。
(2)在加工時(shí),加工順序的安排應(yīng)根據(jù)零件的結(jié)構(gòu)和毛坯狀況,以及定位夾緊的需要來(lái)考慮,重點(diǎn)是零件的剛性不被破壞。順序一般應(yīng)按下列原則進(jìn)行:
①上道工序的加工不能影響下道工序的定位于加緊,中間穿插有通用機(jī)床加工工序的也要綜合考慮。
②先進(jìn)行內(nèi)形、內(nèi)腔加工工序,后進(jìn)行外形加工工序。
③以相同定位、夾緊方式或同一把刀加工的工序最好連接進(jìn)行,以減少重復(fù)定位次數(shù),換刀次數(shù)與挪動(dòng)壓板次數(shù)。
④在同一次安裝中進(jìn)行的多道工序,應(yīng)先安排對(duì)工件剛性破壞小的工序。
在數(shù)控床上粗車(chē)、半精車(chē)分別用一個(gè)加工程序控制。工件調(diào)頭裝夾由程序中的M00或M01指令控制程序暫停,裝夾后按“循環(huán)啟動(dòng)”繼續(xù)加工。
(3)走刀路線和對(duì)刀點(diǎn)的選擇
走刀路線包括切削加工軌跡,刀具運(yùn)動(dòng)切削起始點(diǎn),刀具切入,切出并返回切削起始點(diǎn)或?qū)Φ饵c(diǎn)等非切削空行程軌跡。由于半精加工和精加工的走刀路線是沿其零件輪廓順序進(jìn)行的,所以確定走刀路線主要在于規(guī)劃好粗加工及空行程的走刀路線。合理的確定對(duì)刀點(diǎn),對(duì)刀點(diǎn)可以設(shè)在被加工零件上,但注意對(duì)刀點(diǎn)必須是基準(zhǔn)位或已加工精加工過(guò)的部位,有時(shí)在第一道工序后對(duì)刀點(diǎn)被加工損壞,會(huì)導(dǎo)致第二道工序和之后的對(duì)刀點(diǎn)無(wú)從查找,因此在第一道工序?qū)Φ稌r(shí)注意要在與定位基準(zhǔn)有相對(duì)固定尺寸關(guān)系的地方設(shè)立一個(gè)相對(duì)對(duì)刀位置,這樣可以根據(jù)他們之間的相對(duì)位置關(guān)系找回原對(duì)刀點(diǎn)。這個(gè)相對(duì)對(duì)刀位置通常設(shè)在機(jī)床工作臺(tái)或夾具上。
(五)選擇數(shù)控刀具的原則
選擇刀具壽命時(shí)可考慮如下幾點(diǎn)根據(jù)道具復(fù)雜程度、制造和磨刀成本來(lái)選擇。復(fù)雜和精度高的刀具壽命應(yīng)選的比單刃刀具高些。對(duì)于機(jī)夾可轉(zhuǎn)位刀具,由于換到時(shí)間短,為了充分發(fā)揮其切削性能,提高生產(chǎn)效率,刀具壽命可選的低些,一般取15-30min對(duì)于裝刀、換刀和調(diào)刀比較復(fù)雜的多刀機(jī)床、組合機(jī)床與自動(dòng)化加工刀具,刀具壽命應(yīng)選的高些,尤其保證刀具可靠性。車(chē)間內(nèi)某一工序的生產(chǎn)率限制了整個(gè)車(chē)間的生產(chǎn)率的提高時(shí),該工序的刀具壽命要選的低些,當(dāng)某工序單位時(shí)間內(nèi)所分擔(dān)到的全廠開(kāi)支較大時(shí),刀具壽命也應(yīng)選的低些。大件精加工時(shí),為保證至少完成一次走刀,避免切削時(shí)中途換刀,刀具壽命應(yīng)按零件精度和表面粗糙度來(lái)定。與普通機(jī)床加工方法相比,數(shù)控加工對(duì)刀具提出了更高的要求,不僅需要?jiǎng)傂院?、精度高,而求要求尺寸穩(wěn)定,耐用度高斷和排性能同時(shí)要求安裝和調(diào)整方便,這樣來(lái)滿足數(shù)控機(jī)床高效率的要求。數(shù)控機(jī)床上所選用的道具常采用適應(yīng)高速切削的刀具材料(如高速鋼、超細(xì)粒質(zhì)硬質(zhì)合金)并使用可轉(zhuǎn)位刀片,具體選擇刀具和刀具加工部位可參考刀具卡片。
(六)選擇數(shù)控加工用刀具
表2-1 數(shù)控加工刀具卡1
產(chǎn)品名稱
四爪單動(dòng)卡盤(pán)絲桿
零件圖號(hào)
1
補(bǔ)償值/mm
備注
序號(hào)
刀具號(hào)
刀具名稱
刀柄型號(hào)
加工表面
硬質(zhì)合金刀
1
T0101
外圓車(chē)刀
25x25
加工外圓柱面和端面
無(wú)
2
T0202
5mm寬切槽刀
25x25
加工Φ13.5槽
無(wú)
3
T0303
2MM寬切槽刀
25x25
加工左旋螺紋
無(wú)
4
T0404
Φ10mm麻花鉆
直柄
鉆孔Φ10mm
無(wú)
編制
審核
批準(zhǔn)
共2頁(yè)
第1頁(yè)
表2-2 數(shù)控加工刀具卡2
產(chǎn)品名稱
四爪單動(dòng)卡盤(pán)絲桿
零件圖號(hào)
1
補(bǔ)償值/mm
備注
序號(hào)
刀具號(hào)
刀具名稱
刀柄型號(hào)
刀具
硬質(zhì)合金刀
加工表面
長(zhǎng)度/mm
1
T1
Φ6mm立銑刀
BT40
開(kāi)粗銑四方
實(shí)測(cè)
H01
2
T2
Φ2mm立銑刀
BT40
精銑四方
實(shí)測(cè)
H02
編制
審核
批準(zhǔn)
共2頁(yè)
第2頁(yè)
(七)切削用量的選擇
當(dāng)進(jìn)行數(shù)控編程時(shí)編程人員必須確定每道工序的切削用量并以指令的形式寫(xiě)入程序中。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。并充分發(fā)揮機(jī)床的性能最大限度地提高生產(chǎn)率降低成本。
切削用量的選擇,對(duì)切削功率,刀具磨損,加工質(zhì)量和加工成品均有影響。切削用量的選擇的一個(gè)總的原則:首先應(yīng)選擇盡量大的背吃刀量,其次選擇最大的進(jìn)給量,最后是選擇最大的切削速度。在粗加工時(shí),首先選用盡可能大的背吃刀量,其次要根據(jù)機(jī)床的動(dòng)力和剛性等條件,選取盡可能大的進(jìn)給量,最后根據(jù)刀具的耐用度確定最佳的切削速度。在精加工時(shí)首先根據(jù)粗加工后的余量,確定背吃刀量,再根據(jù)已加工表面的粗糙度要求選取較小的進(jìn)給量,最后再保證刀具的耐用度的前提下盡可能選擇較高的切削速度。另外要據(jù)實(shí)際情況考慮周全,最后做出比較合理的最終方案。經(jīng)察取資料與實(shí)際考慮
1 軸外圓的切削用量
(1)確定粗車(chē)時(shí)的切削用量ap
1)背吃刀量的ap的選擇:工件下料為40Rc棒料,大小為30mm×100mm,表面有硬化層、氧化皮或硬雜質(zhì)等,但在加工余量(指半徑方向上)不多并比較均勻,且加工工藝系統(tǒng)剛性足夠,應(yīng)使背吃刀量一次性切除余量A,即:ap=A,查《簡(jiǎn)明機(jī)械加工工藝手冊(cè)》表11-1可知A=(50-46)/2=2mm,單邊留0.5mm做精車(chē)余量,取粗車(chē)背吃刀量ap=1mm。
2)確定進(jìn)給量f:查查《簡(jiǎn)明機(jī)械加工工藝手冊(cè)》表11-1可知,f=0.4~0.5mm/r,根據(jù)機(jī)床說(shuō)明書(shū),初步選定f=0.45mm/r.
3)確定切削速度Vc:查查《簡(jiǎn)明機(jī)械加工工藝手冊(cè)》表11-5可知,Vc=2.17~2.667m/s,考慮到進(jìn)給量較大取Vc=2m/s。
4)確定主軸轉(zhuǎn)速n,由公式:
n=1000v/πd=(1000×2)/(3.14×30)=5.31r/s
根據(jù)機(jī)床說(shuō)明書(shū),取n=12.5r/s。此時(shí)切削速度為:
Vc=πdn/1000=(3.14×30×12.5)/1000=1.18m/s
此速度小于預(yù)得切削速度,故可用。
(2)確定精車(chē)時(shí)的切削余量
1)確定背吃刀量ap 取ap=0.25mm。
2)確定進(jìn)給速度f(wàn) 查《簡(jiǎn)明機(jī)械加工工藝手冊(cè)》表11-2,預(yù)估計(jì)切削速度VC>1.66m/s時(shí),查得f=0.25~0.39mm/r,根據(jù)機(jī)床說(shuō)明書(shū),取f=0.30mm/r。
3)確定切削速度VC與機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速,查表11-5可知VC=2.17~2.667m/s,根據(jù)機(jī)床說(shuō)明書(shū),取VC=2.4m/s.按公式得主軸轉(zhuǎn)速:
n=(1000V)/πd=(1000×2.4)/(3.14×24)=8.22r/s。
按機(jī)床說(shuō)明書(shū),取n=16.66r/s。按公式算得切削速度為:
VC=(π·d·n)/1000=(3.14×24×16.4)/1000=1.19m/s。
由于精車(chē)切削力較小,故一般不需校驗(yàn),最后選定精車(chē)切削用量為:ap=0.25mm,f=0.30mm/r,VC=2.39m/s,n=1000r/min
2切斷及切退刀槽的切削用量
(1)切斷時(shí)的切削用量
1)確定進(jìn)給速度f(wàn) 查《簡(jiǎn)明機(jī)械加工工藝手冊(cè)》表11-4可知f=0.19~0.25mm/r。根據(jù)機(jī)床說(shuō)明書(shū),初步f=0.2m/r。
2)確定切削速度Vc 取Vc =0.5mm/s。
3)確定主軸轉(zhuǎn)速n 由公式:
n=1000v/πd=(1000×0.5)/(3.14×24)=1.73r/s。
根據(jù)機(jī)床說(shuō)明書(shū),取n=3.50r/s。
此時(shí)切削速度為:
VC=(π·d·n)/1000=(3.14×24×3.50)/1000=0.26m/s。
最后選定切斷切削用量為:
f=0.2mm/r,VC=0.26m/s,n=210r/min
(2)切退刀槽時(shí)的切削用量
1)確定進(jìn)給速度f(wàn) 查《簡(jiǎn)明機(jī)械加工工藝手冊(cè)》表11-4可知f=0.19~0.25mm/r。根據(jù)機(jī)床說(shuō)明書(shū),初步f=0.1m/r。
2)確定切削速度Vc 取Vc =0.3mm/s。
3)確定主軸轉(zhuǎn)速n 由公式
n=1000v/πd=(1000×0.3)/(3.14×13.5)=1.78r/s。
根據(jù)機(jī)床說(shuō)明書(shū),取n=3.50r/s。
此時(shí)切削速度為:
VC=(π·d·n)/1000=(3.14×24×3.50)/1000=0.14m/s。
最后選定切退刀槽切削用量為:
f=0.2mm/r,VC=0.14m/s,n=210r/min
3鉆孔(Ф10)的切削用量
1、確定進(jìn)給量f 由鉆頭材料課查《簡(jiǎn)明機(jī)械加工工藝手冊(cè)》表11-10可知f=0.39~0.45mm/r,根據(jù)機(jī)床說(shuō)明書(shū),取f=0.3m/s。
2、確定切削速度VC 由鉆頭材料課查《簡(jiǎn)明機(jī)械加工工藝手冊(cè)》表11-12可知VC=0.25m/s。
3、確定主軸轉(zhuǎn)速n,由公式:
n=1000v/πd=(1000×0.25)/(3.14×10)=7.58r/s。
按機(jī)床說(shuō)明書(shū),取n=4.17r/s。按公式算得切削速度為:
VC=(π·d·n)/1000=(3.14×10×4.17)/1000=0.13m/s。
2.7.4.銑削要素
Vc——銑削速度(m/min)Vc=(πd0n)/1000
d0——銑刀外徑(mm)
n________銑刀轉(zhuǎn)速(r/min)
f——銑刀每轉(zhuǎn)工作臺(tái)移動(dòng)距離,即每轉(zhuǎn)進(jìn)給量(mm/r)
fz——銑刀每齒工作臺(tái)移動(dòng)距離,即每齒進(jìn)給量(mm/z)
Vf——進(jìn)給速度(mm/min)
Vf=fn= fzzn
參考《切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)》可以根據(jù)所選擇的銑刀和材料來(lái)確定切削用量。通過(guò)以上公式來(lái)計(jì)算可以得到合理的切削用量。
三 工藝規(guī)程的設(shè)計(jì)
(一)制定工藝路線
工藝路線的確定:
保證被加工工件的精度和表面質(zhì)量。盡量縮短走刀路線,減少刀具的空行程,提高生產(chǎn)效率。應(yīng)使數(shù)值簡(jiǎn)單,程序段少,以減少編程的工作量。
根據(jù)以上各個(gè)零部件的分析以及加工工藝確定的基本原則,可以初步加工工藝路線,具體方案如下:
編制機(jī)加工藝卡片是用來(lái)指導(dǎo)工人加工的,一般簡(jiǎn)易的工藝卡片中需編制簡(jiǎn)易的工藝流程、工序名稱、工裝等。固定產(chǎn)品的工藝卡片比較復(fù)雜,每一工步都需編制卡片,卡片中包含本工序加工圖、加工刀具、測(cè)量量具、設(shè)備、定位等。
(二)機(jī)械加工工藝卡片
序號(hào)
工序名稱
工序內(nèi)容
設(shè)備及工裝
1
備料
制造毛坯Φ30mm×100mm
帶鋸
2
車(chē)
車(chē)外圓Φ24mm
數(shù)車(chē)
車(chē)槽Φ13.5mm
數(shù)車(chē)
車(chē)方形M24x2螺紋
數(shù)車(chē)
3
鉆
鉆Φ10mm的孔深18mm
數(shù)車(chē)
4
車(chē)
車(chē)端面和外圓柱面,保證總長(zhǎng)
數(shù)車(chē)
5
銑
銑四方槽
數(shù)控銑床
6
檢驗(yàn)
手檢
7
鉗
去毛刺
8
入庫(kù)
入庫(kù)
(三) 數(shù)控加工工序卡
工序卡一
夾具名稱
三爪卡盤(pán)
使用設(shè)備
數(shù)車(chē)
工序號(hào)
2
程序編號(hào)
0001
工步號(hào)
工步內(nèi)容
刀具
主軸轉(zhuǎn)數(shù)(r/min)
進(jìn)給速度(mm/min)
被吃刀量/mm
1
車(chē)Φ24d10-0.065 -0.149mm長(zhǎng)76mm
T0101
1000
200
1
2
車(chē)槽Φ13.5mm
T0202
800
50
——
3
車(chē)方形M24x4螺紋
T0303
600
——
——
工序卡二
夾具名稱
三爪卡盤(pán)
使用設(shè)備
數(shù)車(chē)
工序號(hào)
2
程序編號(hào)
0002
工步號(hào)
工步內(nèi)容
刀具
主軸轉(zhuǎn)數(shù)(r/min)
進(jìn)給速度(mm/min)
被吃刀量/mm
1
鉆Φ10mm的孔深18mm
T0404
600
50
——
2
車(chē)端面
T0101
1000
150
0.5
3
車(chē)圓弧
T0505
1000
120
1
工序卡三
夾具名稱
三爪卡盤(pán)
使用設(shè)備
數(shù)銑
工序號(hào)
2
程序編號(hào)
0003
工步號(hào)
工步內(nèi)容
刀具
主軸轉(zhuǎn)數(shù)(r/min)
進(jìn)給速度(mm/min)
被吃刀量/mm
1
粗銑四方槽
T01
2500
1250
0.5
2
精銑四方槽
T02
3000
1200
1
3
四零件三維圖的繪制及程序的編制
(一) 實(shí)體圖的繪制
該零件的實(shí)體主要有外圓柱面、外圓槽、外螺紋、內(nèi)孔、內(nèi)方槽等組成,下面來(lái)介紹采用“UGNX”軟件該零件實(shí)體圖的繪制。
1、首先繪制出零件的外形輪廓線,如圖4.1所示。
圖4.1
2、選擇回轉(zhuǎn)指令,對(duì)剛才繪制的輪廓進(jìn)行回轉(zhuǎn),如圖4.2所示
圖4.2
3、進(jìn)入草圖繪制10mm的圓如圖4.3所示
圖4.3
4、 以剛才繪制的圓,圓心為指定點(diǎn),用鉆孔命令,鉆10mm的孔深18mm,如圖4.4所示
圖4.4
5、繪制四方槽,如圖4.5所示
圖4.5
6、對(duì)剛才繪制的草圖進(jìn)行拉伸14mm長(zhǎng),并求差如圖4.6所示
圖4.6
7、點(diǎn)擊插入,點(diǎn)擊曲線,點(diǎn)擊螺旋線,繪制螺旋線,為畫(huà)螺紋做準(zhǔn)備,如圖4.7所示
圖4.7
8、再點(diǎn)擊插入,點(diǎn)擊曲線,點(diǎn)擊螺旋線,繪制螺旋線,為畫(huà)螺紋做準(zhǔn)備,如圖4.8所示,以剛才繪制的半徑不一樣,此次輸入螺紋的底徑
圖4.8
9、進(jìn)入草圖繪制如圖4.9所示曲線,
圖4.9
10、選擇掃略指令,繪制方形螺紋,截面線選擇第9步驟的草圖,引導(dǎo)線選擇第7和第8步驟曲線,如圖4.10所示
圖4.10
11、選擇求差指令,對(duì)剛才掃略的實(shí)體進(jìn)行求差,如圖4.11所示
圖4.11.
最終得到實(shí)體三維圖
(二)編程的分類
數(shù)控編程方法可分為手工編程和自動(dòng)編程兩種。
(1)手工編程是指主要由人工來(lái)完成數(shù)控機(jī)床程序編制各個(gè)階段的工作。當(dāng)被加工零件形狀不十分復(fù)雜和程序較短時(shí),都可以采用手工編程的方法。
(2)自動(dòng)編程
自動(dòng)編程是指借助數(shù)控語(yǔ)言編程系統(tǒng)或圖形編程系統(tǒng),由計(jì)算機(jī)來(lái)自動(dòng)生成零件加工程序的過(guò)程。編程人員只需根據(jù)加工對(duì)象及工藝要求,借助數(shù)控語(yǔ)言編程系統(tǒng)規(guī)定的數(shù)控編程語(yǔ)言或圖形編程系統(tǒng)提供的圖形菜單功能,對(duì)加工過(guò)程與要求進(jìn)行較簡(jiǎn)便的描述,而由編程系統(tǒng)自動(dòng)計(jì)算出加工運(yùn)動(dòng)軌跡,并輸出零件數(shù)控加工程序。由于在計(jì)算機(jī)上可自動(dòng)地繪出所編程序的圖形及進(jìn)給軌跡,所以能及時(shí)地檢查程序是否有錯(cuò),并進(jìn)行修改,得到正確的程序。
綜合考慮,為了節(jié)省編程人員的勞動(dòng)量,決定對(duì)于零件銑四方槽采用自動(dòng)編程,其余用手動(dòng)編程。
(三)手動(dòng)編程
工序一程序
程序
程序注釋
O0001
程序名
M03S1000T0101
主軸正轉(zhuǎn),1號(hào)刀
G0X30Z1
快速定位
G71U1R1P1Q2X0.5W0.1F200
外圓車(chē)削循環(huán)
N1G01X0F150
直線插補(bǔ)
Z0
直線插補(bǔ)
X15.5
直線插補(bǔ)
G03X19.5Z-2R2
圓弧插補(bǔ)
G01X20
直線插補(bǔ)
X24W-2
倒角
Z-74
直線插補(bǔ)
N2X30
直線插補(bǔ)
G0X100
退刀
Z100
退刀
M03S800T0202
換刀
G0X25
快速定位
Z-30
定位
G01X13.5F50
直線插補(bǔ)
X25
直線插補(bǔ)
Z-26
直線插補(bǔ)
X13.5
直線插補(bǔ)
X25
直線插補(bǔ)
Z-22
直線插補(bǔ)
X13.5
直線插補(bǔ)
X25
直線插補(bǔ)
W2
直線插補(bǔ)
X24
直線插補(bǔ)
X22W-1
倒角
X13.5
直線插補(bǔ)
X24
直線插補(bǔ)
Z-31
直線插補(bǔ)
X22Z-30
直線插補(bǔ)
G0X100
退刀
Z100
退刀
M03S600T0303
換刀
G0X30Z5
定位
G82X23.5Z-74F4
螺紋車(chē)削
X23
螺紋車(chē)削
X22.5
螺紋車(chē)削
X22
螺紋車(chē)削
X21.5
螺紋車(chē)削
X21
螺紋車(chē)削
X20.5
螺紋車(chē)削
X20
螺紋車(chē)削
X19.8
螺紋車(chē)削
X19.6
螺紋車(chē)削
X19.5
螺紋車(chē)削
G0X100
退刀
Z100
退刀
M30
程序結(jié)束
工序二程序
程序
程序注釋
O0002
程序名
M03600T0404
主軸正轉(zhuǎn),4號(hào)刀
G0X0
快速定位
Z1
快速定位
G01Z-20F50
鉆孔
G0Z100
退刀
X100
退刀
M03S1000T0101
換刀
G0X30
定位
Z1
定位
G71U1R1P1Q2F150
外圓車(chē)削循環(huán)
G0X0
定位
G01Z0F120
直線插補(bǔ)
X14.5
直線插補(bǔ)
G03X19.5Z-2R2
圓弧插補(bǔ)
G01X20
直線插補(bǔ)
X24W-2
直線插補(bǔ)
N2U1
直線插補(bǔ)
G0X100
退刀
Z100
退刀
M03S1200T0505
換刀
G0X10Z1
定位
G01Z0F120
直線插補(bǔ)
Z-0.9
直線插補(bǔ)
G03X14Z0R19.3
圓弧插補(bǔ)
G0Z100
定位
X100
退刀
M30
程序結(jié)束
(四)自動(dòng)編程
本零件的編程運(yùn)用UGNX6.0編制,首先繪制好零件實(shí)體圖后,如圖4.12所示為UGNX6.0工作界面與零件實(shí)體圖。
圖4.12
(1)創(chuàng)建機(jī)床坐標(biāo)系,首先雙擊菜單欄里的,進(jìn)入安全設(shè)置選項(xiàng)里面設(shè)定安全平面,如圖4.13所示
圖4.13
(2)設(shè)計(jì)銑削幾何體,雙擊右邊導(dǎo)航器里的WORKPIECE,進(jìn)行設(shè)置加工工件與加工毛坯,如圖4.14所示。
圖4.14
(3)創(chuàng)建刀具
UG課程的時(shí)候,老師說(shuō)過(guò)做UG仿形加工有三個(gè)步驟:①用什么刀具加工;②確定對(duì)零件件加工方法;③選擇零件加工的操作命令。我現(xiàn)在創(chuàng)建操作平面立銑外輪廓,選擇Ф6,mm的立銑刀,去除外部毛坯材料。如圖4.15所示。
圖4.15
按照以上操作再創(chuàng)建其他刀具。最后建成直徑2mm的平底銑刀
(4)創(chuàng)建刀具軌跡,上UG課程的時(shí)候,老師說(shuō)過(guò)做UG仿形加工有三個(gè)步驟:①用什么刀具加工;②對(duì)什么零件進(jìn)行加工;③怎么加工?,F(xiàn)在第三步如下圖所示。
A、粗加工,選擇型腔銑
選擇要加工的面
選擇切削模式,跟隨周邊,減少抬刀
設(shè)置步距,走刀距離和每刀深度
設(shè)置切削參數(shù)中的精加工余量
設(shè)置非切削參數(shù)中的,進(jìn)刀和退刀
設(shè)置主軸轉(zhuǎn)速和進(jìn)給速度
2d模擬
B、精加工也是選擇型腔銑,選擇ED2mm的刀具,直接輪廓加工即可,其他參數(shù)一樣。
最后后處理,處理出機(jī)床能識(shí)別的刀具路徑。
總 結(jié)
畢業(yè)設(shè)計(jì)在我大學(xué)生活和學(xué)習(xí)中占有極其重要的位置。它是對(duì)我?guī)啄陮W(xué)習(xí)的一次綜合的全方位的考核,尤其是對(duì)專業(yè)知識(shí)的一次鞏固和提高。同時(shí)畢業(yè)設(shè)計(jì)區(qū)別與課程設(shè)計(jì)的是側(cè)重于與實(shí)際的相連。在設(shè)計(jì)的制作過(guò)程中需要查閱大量資料,還要把所學(xué)知識(shí)與實(shí)踐緊密地聯(lián)系起來(lái),它是走入工作崗位前的一次演練,是一次很好的鍛煉機(jī)會(huì)。因此,要格外重視設(shè)計(jì),同時(shí)還要注意理論聯(lián)系實(shí)際。通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)我學(xué)到了很多東西,同時(shí)培養(yǎng)了解決實(shí)際問(wèn)題的能力,為自己以后在工作中奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
畢業(yè)設(shè)計(jì)所涉及到的方面很多,而且內(nèi)容也很多。第一,編制零件的數(shù)控機(jī)械加工工藝規(guī)程。第二,切削用量的選擇。第三,利用軟件編制數(shù)控加工程序。第四,說(shuō)明加工中心的程序編輯方法,參數(shù)輸入方法,刀具補(bǔ)償?shù)姆椒?,坐?biāo)原點(diǎn)的設(shè)定方法,加工操作方法。這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)正是檢驗(yàn)我們?cè)谶@三年中是否真正學(xué)到了知識(shí),是否真正學(xué)到了本領(lǐng),是否真正學(xué)到了技能的一次絕好機(jī)會(huì)。這不僅是自我檢驗(yàn)的機(jī)會(huì),更是自我展示的機(jī)會(huì),用我們所學(xué)過(guò)的東西去展示自我。
完成情況:經(jīng)過(guò)一個(gè)月的努力,完成了畢業(yè)設(shè)計(jì)。首先,向指導(dǎo)老師匯報(bào)前段準(zhǔn)備情況,最后確定本次的論文題目,并開(kāi)始著手整理相關(guān)資料。根據(jù)整理的相關(guān)資料,初步建立起論文的基本框架,并和指導(dǎo)老師討論是否合適,修改完善。結(jié)合自己所學(xué),對(duì)所掌握的資料進(jìn)行合理的篩選后,去圖書(shū)館查詢資料,之后初步形成論文的初稿,并發(fā)送給指導(dǎo)老師,接受老師的指導(dǎo)。
所得收獲:通過(guò)這次的畢業(yè)設(shè)計(jì),讓我從中學(xué)到了很多東西。不僅使自己的專業(yè)技能更加熟練,也強(qiáng)化了我在學(xué)校所學(xué)到專業(yè)理論知識(shí),對(duì)于數(shù)控加工技術(shù)的運(yùn)用有了更加深刻認(rèn)識(shí)和了解,對(duì)于典型零件的加工也有更加深刻的印象。
本文介紹了零件從毛坯到成品的加工過(guò)程。對(duì)零件的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析,制定了零件的加工工藝內(nèi)容,選擇了零件毛坯和設(shè)備,確定了定位基準(zhǔn)與夾具,對(duì)零件的加工工藝方案、切削用量的選擇等進(jìn)行了具體的分析。編制了工藝卡、工序卡和刀具卡片,采用UGNX6.0繪制了圖形和自動(dòng)編寫(xiě)程序。并數(shù)銑加工出零件,進(jìn)行質(zhì)量分析。
設(shè)計(jì)過(guò)程中使我對(duì)以前所學(xué)的知識(shí)講行了更進(jìn)一步的鞏固,其中涉及的機(jī)械制造領(lǐng)域都有了更多的了解,擴(kuò)展了我的知識(shí)面,學(xué)到了一些設(shè)計(jì)思路,同時(shí)零件的加工使我對(duì)數(shù)控編程和加工操作都更加的熟練。
在整個(gè)過(guò)程中,深感自己在平時(shí)的學(xué)習(xí)不夠,遇到了各種各樣的問(wèn)題,在老師精心的指導(dǎo)和同學(xué)的幫助下,使問(wèn)題得到了解決。這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)鞏固了我所學(xué)到各科專業(yè)知識(shí),不僅是對(duì)自己來(lái)所學(xué)的考核,也是在工作之前對(duì)自身的一次全面性的檢測(cè),這也為今后走向工作崗位打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。感謝本次設(shè)計(jì),感謝遇見(jiàn)了麻煩和難題,感謝老師們的指導(dǎo)以及同學(xué)們的幫助,畢業(yè)設(shè)計(jì)的結(jié)束也是另一種開(kāi)始,相信本次畢業(yè)設(shè)計(jì)會(huì)令我走得更遠(yuǎn)也能取得更大的成就。無(wú)論如何,我的畢業(yè)設(shè)計(jì)已經(jīng)結(jié)束了,我會(huì)好好利用已經(jīng)學(xué)到的知識(shí)并且要繼續(xù)學(xué)習(xí)掌握新的知識(shí),以便更新我的知識(shí)系統(tǒng)。重要的是,我要將所獲取的各種知識(shí)運(yùn)用于實(shí)踐,并用實(shí)踐來(lái)休整我的不足和缺陷,使我們真正成為一名理論扎實(shí)而又具有很強(qiáng)的實(shí)踐能力的機(jī)械工作者。
致 謝
在整個(gè)畢業(yè)設(shè)計(jì)中,我得到了指導(dǎo)老師的熱心指導(dǎo)和幫助,感謝導(dǎo)師對(duì)我的辛勤培育。從選題到零件圖的設(shè)計(jì)及其零件的工藝分析到零件加工完成的全過(guò)程給予了我耐心的指導(dǎo)和無(wú)私的幫助。她以她豐富的專業(yè)知識(shí)和科研經(jīng)驗(yàn),解決了我在畢業(yè)設(shè)計(jì)中遇到的各種問(wèn)題,同時(shí)還要感謝我所有的任課老師和所有同學(xué)在這幾年來(lái)給自己的指導(dǎo)和幫助,是他們教會(huì)了我對(duì)專業(yè)知識(shí)的學(xué)習(xí)和掌握,讓我掌握了本項(xiàng)專業(yè)的要領(lǐng)。本次畢業(yè)論文使我在學(xué)習(xí)上和思想上都受益非淺,它大大的提高了我的動(dòng)手能力,讓我能更好的把專業(yè)知識(shí)融會(huì)貫通,對(duì)以后的工作提供了很大的平臺(tái)。在本次設(shè)計(jì)的所學(xué)習(xí)的經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)將會(huì)我在今后的工作和學(xué)習(xí)起到不可估量的作用。
最后,我要向在百忙之中抽時(shí)間對(duì)本設(shè)計(jì)進(jìn)行審閱、評(píng)議和參加本人論文答辯的各位老師表示感謝。
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