課程名稱：數(shù)控技術(shù)應(yīng)用綜合作業(yè)

　　課程代碼：4229（實踐）

　　綜合作業(yè)是高等教育自學(xué)考試《數(shù)控技術(shù)應(yīng)用》專業(yè)考生在學(xué)完本專業(yè)全部課程后，更后進(jìn)行的一個實踐性教學(xué)環(huán)節(jié)，用以達(dá)到畢業(yè)設(shè)計的要求。與畢業(yè)設(shè)計有所不同的是，綜合作業(yè)在選題上應(yīng)盡量考慮考生在理論課學(xué)習(xí)中所學(xué)到的基礎(chǔ)課、技術(shù)基礎(chǔ)課和專業(yè)課的知識，通過各門課程知識的綜合運用，提高考生理論聯(lián)系實際、解決生產(chǎn)實際問題的能力。另外，考生也可根據(jù)自身特長與工作經(jīng)歷，有針對性的選擇那些與自己工作更為緊密的課題，不必強(qiáng)求在內(nèi)容上的千篇一律。

　　一、綜合作業(yè)的設(shè)置目的

　　（一）綜合作業(yè)是培養(yǎng)考生理論聯(lián)系實際、綜合運用所學(xué)知識解決生產(chǎn)實際問題能力的重要步驟，由于是對以往所學(xué)知識進(jìn)行的一次全面的綜合訓(xùn)練，因此，在知識層面上應(yīng)達(dá)到畢業(yè)設(shè)計的基本要求。

　　（二）數(shù)控編程、數(shù)控系統(tǒng)、數(shù)控維修是本專業(yè)考生學(xué)習(xí)的核心內(nèi)容，考生通過綜合作業(yè)這一實踐性教學(xué)環(huán)節(jié)，應(yīng)能在上述三個方面都有所提高，或在某一至兩個方面有明顯進(jìn)步。

　　（三）另外，通過綜合作業(yè)的訓(xùn)練，也應(yīng)使考生在計算機(jī)應(yīng)用能力、設(shè)計計算能力、文字表達(dá)和撰寫一般論文的能力方面有所提高。

　　二、綜合作業(yè)的內(nèi)容與要求

　　數(shù)控技術(shù)是一種用數(shù)字化信號對控制對象進(jìn)行自動控制的技術(shù)，而數(shù)控機(jī)床與數(shù)控加工又是數(shù)控技術(shù)應(yīng)用更為核心的領(lǐng)域，進(jìn)一步擴(kuò)展還應(yīng)包括工業(yè)機(jī)器人等。數(shù)控技術(shù)的發(fā)展至今已有50多年的歷史，但無論如何，微電子技術(shù)和精密機(jī)械技術(shù)及其有機(jī)結(jié)合，都成為數(shù)控技術(shù)發(fā)展中更為核心的內(nèi)容。

　　從數(shù)控技術(shù)自身的角度講，數(shù)控技術(shù)主要涵蓋的基本技術(shù)大致包括：精密機(jī)械技術(shù)、電子元件技術(shù)、自動控制理論和伺服驅(qū)動技術(shù)、精密檢測和傳感技術(shù)、可編程控制技術(shù)等。隨著計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和通信技術(shù)的廣泛應(yīng)用，網(wǎng)絡(luò)和通信技術(shù)、開放技術(shù)也迅速溶入到數(shù)控技術(shù)之中。從數(shù)控設(shè)備的應(yīng)用與維護(hù)方面講，軟件技術(shù)與自動編程、數(shù)控標(biāo)準(zhǔn)、CAD/CAM技術(shù)都會對數(shù)控技術(shù)的發(fā)展產(chǎn)生深刻的影響。

　　綜合上述，就可以給《數(shù)控技術(shù)應(yīng)用》專業(yè)考生的綜合作業(yè)規(guī)定一個大致的框架，但必須進(jìn)一步說明的是，由于數(shù)控系統(tǒng)的復(fù)雜性，對于目前本專業(yè)大專層次的考生，指導(dǎo)教師在進(jìn)行綜合作業(yè)指導(dǎo)時，也不應(yīng)提出過高的要求。一般以能夠掌握數(shù)控系統(tǒng)工作的基本原理，能夠在數(shù)控機(jī)床的應(yīng)用，機(jī)電一體化設(shè)備的一般改造，數(shù)控設(shè)備的維護(hù)與維修，數(shù)控加工與編程方面達(dá)到基本要求即可，對于學(xué)習(xí)成績比較突出的考生，可以適當(dāng)增大綜合作業(yè)的難度。

　　為此，將綜合作業(yè)的內(nèi)容分為3個層面，并給出較為具體的實施要求，參加綜合作業(yè)的考生和指導(dǎo)教師均可以以此為參照，保證每位考生的綜合作業(yè)達(dá)到規(guī)定的工作量和質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。

　　（一）數(shù)控加工程序的編制

　　1、零件工藝分析及確定工藝路線

　　具體應(yīng)包括：零件圖樣及數(shù)控加工的工藝性分析；零件毛坯的制定；加工方法的選擇與加工方案的制定；工序與工步的劃分；確定零件加工的工藝路線。

　　2、選擇數(shù)控機(jī)床設(shè)備

　　具體應(yīng)包括：根據(jù)零件的材質(zhì)和類型、尺寸大小、生產(chǎn)批量和復(fù)雜程度、加工表面類型和加工精度、熱處理要求等多種因素，選擇適合加工工藝要求的數(shù)控機(jī)床并確定數(shù)控機(jī)床的技術(shù)規(guī)格和機(jī)床型號。

　　3、確定裝夾方法及對刀點

　　具體應(yīng)包括：熟悉零件加工時定位安裝的基本原則及選擇夾具的基本原則，依據(jù)零件加工的不同工序，合理選擇夾具，繪制各工序加工的工序圖，標(biāo)明定位與夾緊的位置。必要時，可通過工件安裝和零點設(shè)定卡片提供零件安裝時，工件、夾具和機(jī)床之間的相互連接的布局圖。標(biāo)明工件零點及對刀點的位置等。

　　4、選擇刀具及切削用量的確定

　　此項工作是數(shù)控編程的重要內(nèi)容，具體應(yīng)包括：車刀、銑刀或孔加工刀具的選擇，這其中還應(yīng)包括刀具的類型、刀具或刀片的材質(zhì)、刀片的形狀及刀片刀尖半徑的選擇、鏜銑類刀具安裝時刀柄的選擇等等。

　　切削用量的確定不僅與零件的材質(zhì)與刀具的材質(zhì)有關(guān)，還與零件加工的批量、工序安排中的粗精加工等多種因素有關(guān)，應(yīng)掌握以查表法為主并結(jié)合經(jīng)驗的方法來確定零件加工每一工步的切削用量。根據(jù)編程的要求對切削用量數(shù)據(jù)進(jìn)行必要的計算或換算。

　　5、各工序或工步的進(jìn)給路線與數(shù)值計算

　　繪制出零件加工每一工序或工步加工的進(jìn)給路線，它可以清楚地表達(dá)出數(shù)控加工時刀具刀位點相對于工件的運動軌跡，判斷刀具運動軌跡安排的合理性，同時也為數(shù)值計算和編寫程序做好準(zhǔn)備。

　　數(shù)值計算盡管僅限定在幾何、三角等簡單的幾何圖形關(guān)系上，但對提高考生的數(shù)學(xué)計算能力及對于簡單零件的手工編程而言仍是十分重要的訓(xùn)練環(huán)節(jié)。

　　6、編制零件加工程序

　　此項工作要求考生熟悉所用數(shù)控機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)指令代碼的格式要求，常用編程指令的代碼含義，熟練運用特定數(shù)控系統(tǒng)的編程指令編寫出符合加工要求的數(shù)控加工程序。

　　以上課題是針對數(shù)控編程中的手工編程而言，考生也可利用目前廣泛流行的自動編程軟件完成以上課題，此時上述步驟的第5、6步是由計算機(jī)來完成的。因此在綜合作業(yè)的書寫上，應(yīng)對編程所使用的軟件進(jìn)行必要的介紹，自動編程中加工類型的選擇，每一加工工步中加工參數(shù)的設(shè)置；刀具路徑模擬及刀具切削驗證的結(jié)果在綜合作業(yè)中要給予體現(xiàn)。由于自動編程產(chǎn)生的程序一般都比較長，因此在綜合作業(yè)中只需表達(dá)出數(shù)控程序中各程序的開頭和結(jié)尾部分重要的段落，而不能以很長的程序充數(shù)來減少綜合訓(xùn)練的其他環(huán)節(jié)。另外，自動編程一般針對數(shù)控鏜銑加工中的比較復(fù)雜的零件，因此，指導(dǎo)教師在選題上應(yīng)與手工編程有較大的不同。

　　（二）機(jī)床的經(jīng)濟(jì)型數(shù)控技術(shù)改造

　　機(jī)床的數(shù)控化改造一般是指對現(xiàn)有普通機(jī)床或已落后的數(shù)控機(jī)床，經(jīng)過一定的機(jī)床改裝過程并配上經(jīng)濟(jì)型數(shù)控裝置或標(biāo)準(zhǔn)型數(shù)控系統(tǒng)，使改造后的數(shù)控機(jī)床大大提升其數(shù)控加工能力，這種綜合作業(yè)題目不僅可加深考生對數(shù)控系統(tǒng)機(jī)電知識的綜合運用的實際能力，也具有十分重要的現(xiàn)實意義。機(jī)床的經(jīng)濟(jì)型數(shù)控技術(shù)改造可參考以下步驟進(jìn)行：

　　1、數(shù)控改裝總體方案的制定

　　首先要熟悉數(shù)控改裝的目的要求和典型零件的加工工藝，搜集現(xiàn)場資料和與數(shù)控改造相關(guān)的其他技術(shù)資料，進(jìn)行市場調(diào)研制定出數(shù)控改裝的總體方案。

　　2、數(shù)控系統(tǒng)的選擇

　　目前市場上有各種經(jīng)濟(jì)型和標(biāo)準(zhǔn)型數(shù)控系統(tǒng)供應(yīng)，總的來說，經(jīng)濟(jì)型數(shù)控系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡單、操作方便、技術(shù)容易掌握及制造成本低等優(yōu)點，在中小型機(jī)床數(shù)控化改裝中應(yīng)用較多；標(biāo)準(zhǔn)型數(shù)控系統(tǒng)具有更為完善的性能，與機(jī)械、強(qiáng)電結(jié)合更為方便，可靠性較高，一般用于大型、中型機(jī)床的數(shù)控化改造。在選擇時，還應(yīng)考慮機(jī)床的控制軸數(shù)與聯(lián)動控制軸數(shù)，控制方式、脈沖當(dāng)量等。

　　3、伺服驅(qū)動元件的選擇

　　目前在機(jī)床數(shù)控化改裝中常用的驅(qū)動元件有步進(jìn)電動機(jī)、直流伺服電動機(jī)、交流伺服電動機(jī)。這些驅(qū)動元件配以適當(dāng)?shù)墓Ψ叛b置，即組成伺服驅(qū)動系統(tǒng)。

　　4、機(jī)械部分的改裝設(shè)計，畫出改裝部分的機(jī)械設(shè)計圖

　　這部分的設(shè)計工作主要包括主運動變速和進(jìn)給變速兩個部分。主運動變速一般保留原有的主傳動系統(tǒng)和變速操縱機(jī)構(gòu)，但可能需要選擇和安裝主軸脈沖發(fā)生器；進(jìn)給變速是機(jī)械部分改裝設(shè)計的主要部分，必須重新進(jìn)行設(shè)計，它包括元件的選擇及所有相關(guān)的設(shè)計計算，并要繪制出改裝部分的機(jī)械設(shè)計圖。

　　（三）XY工作臺單片機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計

　　設(shè)計用單片機(jī)作為控制器來控制XY工作臺，就可以將一臺臺式鉆床改裝成簡易微機(jī)數(shù)控鉆床，用于批量加工印刷電路板上的許多孔可以大大提高孔加工的重復(fù)定位精度，提高生產(chǎn)率。此類課題也可以使考生在機(jī)電結(jié)合應(yīng)用方面獲得比較全面的訓(xùn)練。

　　1、提出綜合作業(yè)的題目與要求

　　這部分內(nèi)容應(yīng)由指導(dǎo)教師提出，如臺式鉆床的規(guī)格及工作臺連接尺寸、主軸轉(zhuǎn)速范圍和轉(zhuǎn)速級數(shù)。加工印刷電路板的更大尺寸及加工更大孔徑，孔的定位精度和控制方面的要求，典型加工圖樣等。

　　2、總體方案的確定

　　即根據(jù)綜合作業(yè)的題目要求及被加工零件提出設(shè)計方案。

　　3、系統(tǒng)的設(shè)計框圖

　　將設(shè)計方案以系統(tǒng)設(shè)計框圖的形式表達(dá)出來。

　　4、XY工作臺設(shè)計計算并畫出設(shè)計裝配圖

　　包括傳動方式的確定；XY工作臺的設(shè)計計算；滾珠絲杠傳動的設(shè)計計算；滾動導(dǎo)軌的設(shè)計計算；步進(jìn)電動機(jī)的選用；系統(tǒng)的精度分析等。更后要繪制出XY工作臺結(jié)構(gòu)裝配圖

　　5、Z軸方向上步進(jìn)電動機(jī)的選用

　　鉆床在進(jìn)行鉆孔加工時，要求主軸在Z軸方向上作進(jìn)給運動，用步進(jìn)電動機(jī)的旋轉(zhuǎn)代替手柄轉(zhuǎn)動使主軸沿Z軸方向移動。

　　6、驅(qū)動電路圖

　　包括三相六拍環(huán)形分配器的選用；光電隔離電路的設(shè)計；功放電路的設(shè)計等，更后要畫出驅(qū)動電路圖。

　　7、加工工件的程序設(shè)計

　　包括加工過程中的速度控制；程序設(shè)計；數(shù)據(jù)輸入及地址分配等。以框圖形式表達(dá)加工程序，用語言編程實現(xiàn)該過程。

　　以上從3個層面上提供綜合作業(yè)的選題內(nèi)容及要求，除此而外，指導(dǎo)教師也可以結(jié)合數(shù)控機(jī)床的安裝調(diào)試或數(shù)控機(jī)床的維修展開來提出綜合作業(yè)的題目與要求。但此類題目的實踐性較強(qiáng)，在實施中必須與實際的現(xiàn)場環(huán)境緊密結(jié)合起來才能取得較好的效果。

　　三、綜合作業(yè)的工作量

　　以XY工作臺單片機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計為例，其工作量可參考以下要求：

　　（一）圖紙部分

　　1、XY工作臺的結(jié)構(gòu)裝配圖（A0或A1圖紙一張）。

　　2、單片微機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)電路原理圖一張（A1圖紙一張）。

　　（二）說明書部分

　　說明書是綜合作業(yè)整個設(shè)計計算過程的敘述說明，應(yīng)包括以下內(nèi)容：

　　1、加工程序的編制及說明。

　　2、控制系統(tǒng)總體方案的分析及控制框圖。

　　3、機(jī)械部分設(shè)計計算、結(jié)構(gòu)設(shè)計說明。

　　4、硬件電路部分設(shè)計說明。

　　說明書應(yīng)不少于8000字。其他類型綜合作業(yè)同樣包括圖紙部分和說明書部分，可根據(jù)設(shè)計內(nèi)容有所增減。另外，由于目前的繪圖工作主要是采用計算機(jī)繪圖實現(xiàn)，只要圖紙表達(dá)清楚，不一定強(qiáng)調(diào)圖紙幅面的大小。說明書也應(yīng)采用A4紙Word文檔形式，打印后裝訂成冊，說明書的頁數(shù)可控制在25～30頁之間。

　　四、綜合作業(yè)的考核方法、考核內(nèi)容及成績評定

　　（一）考核內(nèi)容

　　考生接到綜合作業(yè)題目以后，首先應(yīng)對所設(shè)計的內(nèi)容和要求有一個全面系統(tǒng)的了解，搜集與設(shè)計要求相關(guān)的技術(shù)資料。然后依照設(shè)計要求按步驟進(jìn)行，在設(shè)計過程中，務(wù)求對技術(shù)資料內(nèi)容的深入理解，避免生搬硬抄，更不應(yīng)抄襲其他考生的作業(yè)內(nèi)容。

　　（二）考核方法

　　考生在完成作業(yè)的每一項之后，必須由指導(dǎo)教師審核并簽字蓋章。

　　（三）考核評定

　　考生完成全部作業(yè)后，統(tǒng)一由主考院校組織考核小組，對考生完成綜合作業(yè)的情況，以及對所考核內(nèi)容的掌握情況評定成績。

　　（四）綜合作業(yè)的評分標(biāo)準(zhǔn)

　　綜合作業(yè)成績分優(yōu)秀、良好、中等、及格和不及格五級分制。以XY工作臺單片機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計為例，各級評分標(biāo)準(zhǔn)如下：

　　優(yōu)秀

　　綜合作業(yè)內(nèi)容完整。按期完成任務(wù)。加工程序編制正確，進(jìn)給伺服系統(tǒng)設(shè)計方案可行，論證充分，選用數(shù)據(jù)正確合理，計算準(zhǔn)確，圖面整潔，質(zhì)量高，控制系統(tǒng)硬件線路設(shè)計合理。設(shè)計計算說明書整齊通順、有條理。考核時對各部分考核點理解深刻，能正確全面的回答問題。

　　良好

　　綜合作業(yè)內(nèi)容完整，按期完成任務(wù)。加工程序編制正確，進(jìn)給伺服系統(tǒng)設(shè)計方案可行，論證較好，選用數(shù)據(jù)較合理、計算較準(zhǔn)確，圖面整潔、質(zhì)量較高，硬件電路設(shè)計合理。說明書較通順、整齊。考核時對各部分考核點理解較好，回答問題比較正確全面。

　　中等

　　綜合作業(yè)內(nèi)容完整，按期完成任務(wù)。加工程序編制基本正確，進(jìn)給伺服系統(tǒng)設(shè)計方案基本正確，論證一般。選用數(shù)據(jù)基本正確，圖面質(zhì)量較整潔、質(zhì)量尚好。考核時，對各部分考核點問題有一定的理解，經(jīng)提示后能正確回答問題。

　　及格

　　基本完成綜合作業(yè)規(guī)定的內(nèi)容。方案選擇無原則性錯誤，說明書和圖面比較粗糙，質(zhì)量一般，存在一些錯誤，但主要部分基本符合要求，對考核點列出的問題理解不夠，經(jīng)提示后只能回答部分主要問題。

　　不及格

　　沒有按期完成綜合作業(yè)規(guī)定的內(nèi)容，方案選擇有原則性錯誤，計算和圖紙有重大錯誤，對考核點所列出的主要問題不能回答，經(jīng)提示后回答仍不正確。

　　若發(fā)現(xiàn)有別人代作綜合作業(yè)者，取消參加綜合作業(yè)考核的資格。