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数控车床零件加工优质毕业设计.doc

上传人:丰**** 文档编号:2603322 上传时间:2024-06-03 格式:DOC 页数:33 大小:1.02MB
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资源描述

1、阜阳职业技术学院毕 业 论 文题 目 盘类零件数控加工设计姓 名 徐 国 柱 所在学院 工程科技学院 专业班级 10级数控(2)班 学 号 指导老师 张 宣 升 日 期 年 5 月 日摘 要数控技术,是指用数字、文字和符号组成数字指令来实现一台或多台机械设备动作控制技术。数控是优异制造技术基础技术。数控加工在现代化生产中显示出很大优越性。数控加工就是在对工件材料进行加工前,事先在计算机上编写好程序,再将这些程序输入到使用计算机程序控制机床指令性加工。此次课题就是以盘型零件加工为例子,先用AutoCAD软件画出三个配合件直观图,再利用斯沃数控仿真软件,选择FANUC-0i数控系统输入事先编好程序

2、来进行模拟加工。经过仿真加工,具体描述了零件整个加工过程。其中包含部分加工前准备工作: 一、分析零件加工工艺:(1)分析零件图、(2)选择设备、(3)确定定位基准及装夹方法;二、合理确定加工步骤、加工方法、路线和切削用量;三、依据工艺分析和零件形状特点进行刀具选择、主轴转速和进给速度确实定;四、零件工序卡填写和程序编写;五、输入程序和刀补修正系统等;最终依据安排加工步骤和选择刀具和夹具对零件进行仿真加工关键词 盘类零件,编程,工艺,斯沃数控仿真目 录一 绪 论.- 5 -(一)数控车床及其加工技术在中国(外)现实状况.- 5 -(二) 本论文设计内容.- 6 -二 零件数控加工工艺.- 6 -

3、(一)零件图工艺分析.- 7 - 1、分析零件图.- 7 - 2、选择设备.- 7 - 3、确定零件定位基准和装夹方法和加工起点、换刀点.- 8 -(二) 加工路线工艺分析.- 10 - 1、零件加工必需遵守安排标准.- 10 - 2、进给路线.- 10 -(二) 切削用量确实定.- 11 -(三) 刀具选择.- 12 -(四)建立工件坐标系.- 14 -三 加工过程工序卡片及.- 14 -(一) 工艺文件填写.- 15 - 1、 数控加工工序卡及工序卡片.- 15 -(三)程序编制.- 18 - 1、注意事项.- 18 - 2、工件加工参考程序.- 19 -四 配合零件数控加工仿真.- 23

4、 -(一) 仿真操作.- 24 - 1、打开仿真软件并选择机床.- 24 - 2、工件定义和刀具选择.- 25 -(二) 刀补修正.- 26 - 1、程序输入及刀具补正系统.- 26 - 2、精度自检.- 26 - 3、仿真效果图.- 26 -五 总结和展望.- 27 -(一)总结.- 27 -(二)展望.- 28 -六 谢辞.- 29 -七 参考文件.- 29 -盘类零件数控加工设计一 绪 论(一)数控车床及其加工技术在中国(外)现实状况数控车床是数字程序控制车床简称,数控车床能自动完成轴类及盘类零件内外圆柱面、圆锥面、圆弧面、螺纹和多种回转曲面切削加工,并能进行切槽、钻孔等工作。她是现在中

5、国使用量最大、覆盖面最广一个数控机床。 从1952年美国麻省理工学院研发第一台数控机床到现在已经有近60年历史。根据电子器件发展可分为五个发展阶段:电子管数控,晶体管数控,中小规模IC数控,小型计算机数控,微处理器数控;从体系结构发展,可分为以硬件及连线组成硬数控系统、计算机硬件及软件组成CNC数控系统,后者也称为软数控系统:从伺服及控制方法可分为步进电机驱动开环系统和伺服电机驱动 闭环系统。总而言之,数控技术发展向着高速化,精密化,高效能化,系列化及复合化方向发展。人类发明了机器,延长和扩展人手脚功效:当出现数控系统以后,制造厂家逐步期望数控系统能部分替换机床设计师和操作者大脑,含有一定智能

6、,能把特殊加工工艺、管理经验和操作技能放进数控系统, 同时也期望系统含有图形交互、诊疗功效等。装备工业技术水平和现代化程度决定着整个国民经济水平和现代化程度,数控技术及装备是发展新兴高新技术产业和尖端工业(如信息技术及其产业、生物技术及其产业、航空、航天等国防工业产业)使能技术和最基础装备。马克思曾经说过“多种经济时代区分,不在于生产什么,而在于怎样生产,用什么劳动资料生产”。制造技术和装备就是人类生产活动最基础生产资料,而数控技术又是当今优异制造技术和装备最关键技术。当今世界各国制造业广泛采取数控技术,以提升制造能力和水平,提升对动态多变市场适应能力和竞争能力。另外世界上各工业发达国家还将数

7、控技术及数控装备列为国家战略物资,不仅采取重大方法来发展自己数控技术及其产业,而且在“高精尖”数控关键技术和装备方面对中国实施封锁和限制政策。总而言之,大力发展以数控技术为关键优异制造技术已成为世界各发达国家加速经济发展、提升综合国力和国家地位关键路径数控技术是近代发展起来一个自动控制技术,机械加工现代化关键基础和关键技术。数控机床是制造业实现自动化、柔性化、集成化生产基础,是国防工业现代化关键战略装备,是关系到国家战略地位和表现国家综合国力水平关键标志。(二) 本论文设计内容本人设计课题是以盘型零件加工为例子做数控加工工艺和编程。此次毕业设计关键包含以下内容:零件图加工工艺分析;(1)工件装

8、夹方法确实定;(2)工艺过程分析;(3)确定合理加工次序及进给路线;(4)选择适宜刀具及确定背吃刀量、进给速度和主轴转速;(5)编制工艺卡和编写程序;(6)输入机床程序而且制订刀补修正;(7)完成程序仿真运行和调试并依据结果完善毕业设计。二 零件数控加工工艺零件结构工艺性是指在满足使用要求前提下零件加工可行性和经济性,即所设计零件结构应便于加工成型而且成本低、效率高。对零件进行结构工艺性分析时要充足反应数控加工特色,一定要把关键放在零件图纸和毛坯图纸初步设计和设计定型之间工艺性审查和分析上(一)零件图工艺分析1 分析零件图图所表示,零件主体尺寸长度为43mm,最大位置直径为110mm,阶梯状盘

9、型零件。表面粗糙度为1.6,因为公差较小图样上未带公差尺寸,故编程就无须取平均尺寸,而取基础尺寸即可。此工件为含有复杂外形面盘型零件,需要对内外柱面及端面等加工,关键确保尺寸公差和同轴度要求。零件材料为铸铁件,除表面粗糙度外无其它要求。所以选毛坯尺寸为120mmX50mm,中间预制孔20mm,材料Q235.2 选择设备依据被加工零件外形和材料等条件,选择FANUC OI标准数控车床。3 确定零件定位基准和装夹方法和加工起点、换刀点(1)粗基准选择标准为了确保不加工表面和加工表面之间位置要求,应选不加工表面作粗基准。合理分配各加工表面余量,应选择毛坯外圆作粗基准。粗基准应避免反复使用。选择粗基准

10、表面应平整,没有浇口、冒口或飞边等缺点。方便定位可靠。(2)精基准选择标准基准重合标准:选择加工表面设计基准为定位基准;基准统一标准:自为基准标准,互为基准标准。(3)定位基准综合上述,粗、精基准选择标准,因为是盘类零件,在车床上用三爪卡盘装夹定位,定位基准应选在零件轴线上,以毛坯120mmX50mm棒料轴线和左端面作为定位基准。(4)装夹方法及起、换刀点数控机床和一般机床一样也要全里选择定位基准和夹紧应努力争取设计、工艺和编程计算基准统一,降低装夹次数,尽可能在一次定位装夹后,加工出全部待加工表面,避免采取占机人工调整式加工方案,以充足发挥数控机床效能。装夹应尽可能一次装夹加工出全部或最多加

11、工表面。由零件图可分析,因为该工件需要调头装夹。用三爪自定心卡盘加紧定位,先加工完右端面相关尺寸后,调头加工左端各部位尺寸,加工起点和换刀点能够设在同一点,放在Z轴距工件前端面100mm,X轴距轴心线160mm位置。(二) 加工路线工艺分析(一) 加工次序及路线确实定因为每个零件结构形状不一样,各表面技术要求也有所不一样,故加工时,其定位方法则各有差异。通常加工外形时,以内形定位;加工内形时又以外形定位。所以可依据定位方法不一样来划分工序。1零件加工必需遵守安排标准(1)基面先行 工面基准为后刀面加工提供基准面,所以应该先平左端面作为基准面;(2)先主后次 所加工表面均为关键表面所以根据从左到

12、有次序;(3)先粗后精 削去大部分金属余量再进行成型切削,确保零件尺寸要求和质量要求;(4)先面后孔 工零件左端面,再加工零件内孔总而言之,加工次序为:平左(右)端面至 粗车外圆至 加工内孔至 精车轮廓。2进给路线在数控加工中,刀具好刀位点相对于工件运动轨迹称为加工路线。编程时,加工路线确实定标准关键有以下几点:(1)加工路线应确保被加工零件精度和表面粗糙度,且效率高;(2)使数值计算简单,以降低编程工作量;(3)应使加工路线最短,这么既可降低程序段,又可降低空行程时间。(4)确定加路线时,还要考虑工件加工余量和机床、刀具刚度等情况,确定一次走刀,还是数次走刀来完成全部加工表面,。所以我认为:

13、首先在车床上用93粗、精右偏外圆车刀对外轮廓进行粗车,确保外轮廓和端面光滑,尺寸到115mmX45mm,再用粗、精镗刀镗内孔和内表面。具体综合上面进给线特点再依据具体零件具体分析,我确定该零件进给路线以下所表示:(1)、左端外表面、内表面进给路线 (2)、右端外表面、内表面进给路线 (二) 切削用量确实定1、夹住工件左端,加工右端,伸出长度为20mm左右: (1)车端面,主轴转速n=500 r/min;(2)粗车端面时,主轴转速n=600r/min,背吃刀量ap=3mm,进给速度f=0.3mm/r;精车时,主轴转速n=1000r/min,进给速度f=0.1mm/r背吃刀量ap=1mm。(3)粗

14、车30mm内孔时,主轴转速n=500r/min,背吃刀量ap=2mm,进给速度f=0.2mm/r;精车时,主轴转速n=800r/min,进给速度f=0.1mm/r背吃刀量ap=1mm。(4)粗车内表面时,主轴转速n=600r/min,背吃刀量ap=2mm,进给速度f=0.2mm/r;精车时,主轴转速n=800r/min,进给速度f=0.1mm/r背吃刀量ap=1mm。2、夹住工件左端,加工右端,伸出长度为20mm左右:(1)车端面主轴转速n=500 r/min;(2)粗车端面时,主轴转速n=600r/min,背吃刀量ap=3mm,进给速度f=0.3mm/r;精车时,主轴转速n=1000r/mi

15、n,进给速度f=0.1mm/r背吃刀量ap=1mm。(3)粗车内表面时,主轴转速n=600r/min,背吃刀量ap=2mm,进给速度f=0.2mm/r;精车时,主轴转速n=800r/min,进给速度f=0.1mm/r背吃刀量ap=1mm。(三) 刀具选择刀具选择是数控加工中关键工艺内容之一,它不仅影响机床加工效率,而且直接影响加工质量。编程时,选刀具通常要考虑机床加工能力、工序内容、工件材料等原因。和传统加工方法相经,数控加工对刀具要求更高。不仅要求精度高、刚度高、红硬性好、耐用度高,而且要求尺寸稳定、安装调整方便,能适应高速和大切削用量切削。选刀具时,要使刀具尺寸和被加工工件表面尺寸和形状相

16、适应。数控车刀外圆车刀组成各类车刀刀刃数控镗刀依据零件选刀条件,具体选刀以下:(1)加工外表面、端面时选择93粗、精右偏外圆车刀,刀具半径0.2mm;(2)加工内表面时选择粗、精镗刀,刀具半径为0.4mm。刀具卡序号刀具号刀具名称及规格刀尖半径/mm加工表面备注1T010193粗精右偏外圆车刀0.2外表面、端面2T0202粗精镗刀0.4内表面(四)建立工件坐标系设定工件坐标原点,以工件前端面和轴线交点为工件原点建立工件坐标系,当工件调头加工时,一样以工件前端面和轴线交点为工件原点建立工件坐标系。三 加工过程工序卡片及程序编程序制是零件图纸到编制零件加工程序和制作介质全部过程,整个程序由人工完成

17、。一台数控机床之所以能自动加工不一样形状、不一样尺寸、不一样技术要求零件,全在于编制人员依据零件图要求,在制订工艺基础上,将每一把刀具每走一次走刀运动参数及工艺参数,按运动次序和所用机床要求指令代码及程序格式编制成加工程序,输入到机床数控装置,机床才能正确无误加工出正确零件。(一) 工艺文件填写1 数控加工工序卡及工序卡片(1)工序卡操作序号工步内容刀具主轴转速r/min进给速度mm/r背吃刀量mm备注主程序1:夹住工件左端,加工右端,伸出长度20mm左右1车端面T0101500手动2粗车外表面T01016000.333精车外表面T010110000.114粗车30mm内孔T02025000.

18、225精车30mm内孔T02028000.116粗车内表面T02025000.227精车内表面T02028000.118检测、校核程序2:加工工件左端。工件调头装夹,调头用百分表找正1车端面T0101500手动确保总长2粗车外表面T01016000.333精车外表面T010110000.114粗车内表面T02026000.225精车内表面T02028000.116检测、校核(2)工件左端加工过程工序卡片序号工步工步图说明1车端面及建立工件坐标系先手动车端面,再以工件端面中点为工件原点建立工件坐标系2粗精车外表面G71粗车,G70精车,用35外圆车刀3钻孔G01指令,用20钻头钻通4粗精内表面G

19、71粗车,G70精车,用内孔镗刀(3)工件右端加工过程工序卡片序号工步工步图说明1车端面及建立工件坐标系先手动车端面,再以工件端面中点为工件原点建立工件坐标系2粗精车外表面G71粗车,G70精车,用35外圆车刀3粗精车内表面G71粗车,G70精车,用内孔镗刀(三)程序编制1、注意事项(1)、编程误差编程阶段误差是不可避免,误差起源关键有三种形式:近似计算误差、插补误差、尺寸圆整误差,直接影响加工尺寸精度,此次加工关键误差是计算误差和圆弧相切切点坐标及未知交点坐标值。我们是经过笔算数值,存在着较大误差。(2)、误差控制为了尽可能降低笔算误差,我们采取在AutoCAD上按其尺寸精度绘出零件图,再利

20、用“工具” “查询” “点坐标”捕捉各圆弧切点坐标,其精度达成0.001级,这么能有效地将误差控制在(0.10.2)倍零件公差值内。2、工件加工参考程序常见G指令代码功效表数控车床G功效指令(HNC-22T)代码组意义代码组意义代码组意义*G0001快速点定位G2800回参考点G5200局部坐标系设定G01直线插补G29参考点返回G53机床坐标系编程G02顺圆插补*G4009刀径赔偿取消*G54G5911工件坐标系16选择G03逆圆插补G41刀径左赔偿G33螺纹切削G42刀径右赔偿G92工件坐标系设定G0400暂停延时G4310刀长正赔偿G6500宏指令调用G0716虚轴设定G44*G1107

21、单段许可*G49G12单段严禁*G5004*G1702XY加工平面G51G18ZX加工平面G2403G19YZ加工平面*G25G2008英制单位G6805注:表内00组为非模态代码;只在本程序内有效。其它组为模态指令,一次制订后连续有效,直到被其它组其它代码所替换。标有*G代码为数控系统通电开启后默认状态。常见M指令代码功效表常见M指令代码代码组别意义代码组别意义代码组别意义M0000程序暂停M0600自动换刀M19主轴准停M0100条件暂停M07b开切削液M3000程序结束并返回M02程序结束M08开切削液M6000更换工件M03a主轴正转M09关切削液M9800子程序调用M04主轴反转M1

22、0c夹紧M9900子程序返回M05主轴停转M11松开注:表内00组为非模态代码;其它为模态代码,同驵可相互替换。作用时间为“”号者,表示该指令功效在程序段指令运动完成后开始作用;为“# ”号者,则表示该指令功效和程序段指令运动同时开始参考程序单序号程序说明主程序1:程序号为O0611N010G50 X160 Z100;N015M03 S600 T0101;N020G00 X120 Z5;N025G90 X112 Z-20 F0.3;粗加工110mm外圆N030G00 X160 Z100;N035M01;暂停检测N040M03 S1000;N045G00 X120 Z5;N050G90 X110

23、 Z-20 F0.1;精车110mm外圆N055G00 X160 Z100;N060M01;暂停检测N065M03 S500 T0202;N070G00 X18 Z2;N075G90 X24 Z-45 F0,2;粗车30mm孔N080X28;N085G00 Z100;N090M01;暂停检测N095M03 800;N100G00 X18 Z2;N105G90 X30 Z-45 F0.1;精车30mm孔N11OG00 Z100;N115M01;暂停检测N120M03 500;N125GOO X28 Z2;N130G72 U3 R1;粗车内表面N130G72 P135 Q150 U-2 W1 F0

24、.2;N135G00 Z-26;N140G01 X63 F0.1;N145G02 X75 W6 R6;N150G01 X75 Z0;N155M03 S800;N160G70 P135 Q150;精车内表面N165GOO X160 Z100;N170M05;N175M30;主程序2:程序号为O0612N010G50 X160 Z100;N015M03 S600 T0101;N020G42 G00 X120 Z2;N025G71 U4 R1;调用外径粗车循环加工外表面N030G71 P35 Q80 U2 W1 F0.3;设定精加工余量N035G00 X72;N040G01 Z0 F0.1;N045

25、G01 Z-7;N050G02 X76 Z-11 R2;N055G01 X84;N060G03 X88 Z-13 R2;N065G01 Z-18;N070G02 X98 Z-23 R5;N075G01 X100;N080G03 X110 Z-28 R5;N085G00 X150 Z100;N090M01;选择停止,方便检测工作N095M03 S800;主轴转速调到800r/mmN100G00 X120 Z2;N105G70 P35 Q80;调用精车循环N110G40 G00 X160 Z100;N120M01;选择停止,方便检测工作N125M03 S600 T0202;N130G41 G00

26、X28 Z2;N135G72 U3 R1;端面粗车循环加工内表面N140G72 P145 Q160 U-2 W1 F0.2;N145G01 Z-5 F0.1;N150X54;N155G03 X60 Z-2 R3;N160G01 Z1;N165G00 Z100;N170M01;选择停止,方便检测工件N175M02 S800;N180G00 X28 Z2;N185G70 P145 Q160;调用精车循环N190G40 X160 Z150;N195M05;N200M30;程序结束 四 配合零件数控加工仿真数控仿真软件出现,是我们学习数控技术一个突破。我们能够利用仿真软件检验程序正确性,和工艺分析可行

27、性。仿真软件有着很大作用,能够提升我们新手去加工实体零件安全性,还能够帮我们剩下不少材料,还能够直接在仿真软件中直接发觉我们不足等特点数控加工程序编制好后将其输入数控车床,然后对刀,在将机床锁住进行程序校验,仔细观察其模拟加工路线是否有干涉、过切、犯错等现象,若有应立即对程序错误处进行修改,修改后保留,再次调出修改后程序进行校验,直到程序万无一失,没有任何错误情况下方可进行自动加工。注:这个步骤是必不可少,不然会发生打刀等损坏机床其它部件情况,直接影响机床加工精度及寿命,更严重是存在人身安全隐患。这里我采取了南京斯沃数控仿真软件,她功效是:能够简单方便车出不一样表面粗糙度要求回转体,有着优越对

28、刀系统,斯沃系统还会指出程序错误原因及修改方法。 下面我就给大家具体介绍下斯沃仿真软件利用。(一) 仿真操作1、 打开仿真软件并选择机床(1)运行数控加工仿真系统图4-1所表示:2、 工件定义和刀具选择刀具选择(二) 刀补修正1、 程序输入及刀具补正系统装夹好毛坯,调出编制好程序,直接进行自动加工直至程序结束。2、精度自检将加工好零件卸下,用游标卡尺、千分尺对零件尺寸精度及粗糙度进行检测。看是否达成零件技术要求即可。3、 仿真效果图本零件采取斯沃数控仿真软件模拟加工,加工此零件车床为FANUC OI标准平床身数控车床。加工仿真效果图以下: 五 总结和展望(一)总结数控机床在现代化生产加工中地位

29、越来越关键,代表了一个国家优异生产力。毕业设计期间,在指导老师精心指导下,实践了数控机床工艺编程及仿真加工技术应用,深刻体会了数控加工技术特点。经过对配合件加工,了解到数控加工技术可靠性、实用性、正确性,也表现了它普及性。经过这段时间实践操作,基础熟悉了数控机床工艺编程及操作加工技术应用,达成了毕业设计目标。本文就经典盘类零件数控加工工艺设计作了较具体分析和叙述。此次设计关键包含技术问题有零件加工工艺性分析、零件装夹、工艺路线制订、工序和工步划分、刀具选择、切削用量确实定和车削加工程序编写。 在设计过程中碰到了零件同轴度误差0.02、表面粗糙度Ra3.2怎样确保,和孔加工方法合理选择等技术难题

30、。我们经过降低装夹次数,从左到右加工方法有效确保了同轴度精度要求,合理选择粗、精加工切削用量参数,尽可能降低进给量使得表面粗糙度得到了确保,采取先钻孔再扩孔方法处理了孔加工问题。不过,设计中仍然有不足地方,比如编程误差处理问题。编程阶段误差是不可避免,误差起源关键有三种形式:近似计算误差、插补误差、尺寸圆整误差,直接影响加工尺寸精度,此次加工关键误差是计算误差和圆弧相切切点坐标及未知交点坐标值。我们是经过笔算取得数值,存在着较大误差。为了尽可能降低笔算误差,能够在AutoCAD上按其尺寸精度绘出零件图,再利用“工具” “查询” “点坐标”捕捉各圆弧切点坐标,其精度达成0.001级,这么能有效地

31、将误差控制在(0.10.2)倍零件公差值内。(二)展望数控机床发展将会越来越优异。从数控机床技术水平看,高精度、高速度、高柔性、多功效和高自动化是数控机床关键发展趋势。对单台主机不仅要求提升其柔性和自动化程度,还要求含有进入更高层次柔性制造系统适应能力。 在数控系统方面,产品全部向系列化、模块化、高性能和成套性方向发展。在驱动系统方面,交流驱动系统发展快速。交流传动已由模拟式方向发展,以运算放大器等模拟器件为主控制器正在被以微处理器为主数字集成元件替换,从而克服了零点漂移、温度漂移等弱点。数控技术应用也会越来越广泛,对制造业发展起着推进作用。中国是个制造业大国,相信在很快未来数控加工技术将成为

32、中国优异生产力标志。六 谢辞 经过一个多月忙碌和工作,此次毕业设计已经靠近尾声,作为一个专科生毕业设计,因为经验匮乏,难免有很多考虑不周全地方,假如没有导师督促指导,和一起工作同学们支持,想要完成这个设计是难以想象 。在这里首先要感谢我指导老师,老师平日里工作繁多,但在我做毕业设计每个阶段,从外出实习到查阅资料,设计草案确实定和修改,装配图审核等整个过程中全部给了我悉心指导。 其次要感谢在这次毕业设计中帮助过我同学和老师,在她们帮助下,使我克服了很多困难来完成此次毕业设计。假如没有同学们帮助,此次设计完成将变得困难多! 最终,感谢评阅本论文老师,谢谢她们在百忙之中抽出时间来翻阅此论文,祝老师工

33、作愉快,身体健康七 参考文件1.朱淑萍.机械加工工艺及设备.北京:机械工业出版社,2.刘越.机械制造技术.北京:化学工业出版社, 3.王启平.机床夹具设计.哈尔滨:哈尔滨工业大学出版社,1995 4.赵长发.机械制造工艺学.哈尔滨.哈尔滨工程大学出版社, 5.王贵成.机械制造学.北京.机械工业出版社, 6.刘守勇.机械制造工艺学和机床夹具.北京:机械工业出版社, 7.庞怀玉.机械制造工程学.北京:机械工业出版社,1998 8.朱正心.机械制造技术.北京:机械工业出版社,1999 9.张才芳.机械制造工艺学.哈尔滨;哈尔滨船舶工程学院出版社,1997 10.孔庆华,黄午阳.机械制造基础实习.北京

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