一、选题依据1、研究领域数控加工技术2、论文（设计）工作的理论意义和应用价值数控车床（NUMERICAL CONTROL SYSTEM）是指采用数字控制技术对机床的加工过程进行自动控制的一类机床。

数控机床一般由输入输出设备、ＣＮＣ装置、伺服单元、驱动装置及电气控制装置辅助装置、机床本体测量反馈装置等组成。

它以其卓越的柔性自动化的性能、优异而稳定的精度、灵捷而多样化的功能引起世人瞩目，它开创了机械产品向机电一体化发展的先河，成为先进制造技术中的一项核心技术。

零件的数控加工工艺流程通常为：零件图→分析图样确定加工工艺过程→编写工艺规程→确定 NC 加工工序→数值计算→编写程序单→机械CAD→机械CAM→程序校验→制备控制介质→首件试切→调整程序及机床→成批加工→成品。

划分工序与加工路线的确定直接关系到数控机床的使用效率、加工精度、刀具数量和经济性等问题，应尽量作到工序相对集中，工艺路线最短，机床的停顿时间和辅助时间最少。

安排工艺路线时除通常的工艺要求外，还要考虑以下因素：（1）保证加工质量，划分加工阶段（2）合理安排热处理及表面处理工序（3）数控加工工艺与普通工序的衔接铣刀类型应与工件的表面形状和尺寸相适应。

根据被加工工件材料的热处理状态、切削性能及加工余量，选择刚性好、耐用度高的铣刀，是充分发挥数控铣床的生产效率并获得满意加工质量的前提条件。

加工路线的选择主要应考虑：（1）尽量缩短走刀路线，减少空走刀行程，提高生产率；（2）保证加工零件的精度和表面粗糙度的要求；（3）有利于简化数值计算，减少程序段的数目和编程工作量；（4）切削用量的具体数值应根据数控机床使用说明书的规定，被加工工件材料、加工工序以及其它工艺要求，并结合实际经验来确定。

数控加工工序前后一般都穿插有其它普通加工工序，如衔接得不好就容易产生矛盾。

因此在熟悉整个加工工艺内容的同时，要清楚数控加工工序与普通加工工序各自的技术要求、加工目的、加工特点，如要不要留加工余量，留多少；定位面与孔的精度要求及形位公差；对校形工序的技术要求；对毛坯的热处理状态等，这样才能使各工序达到相互满足加工需要，且质量目标及技术要求明确，交接验收有依据。

阶梯轴零件的加工在机械制造业中占有很重要的地位，为提高零件加工精度和生产效率，应采用先进的加工方法。

对于数控加工技术来说，工艺处理是其应用的重要环节，它关系到所加工出来零件的正确性与合理性，探讨数控加工的工艺规程设计问题，选择合理高效的加工方法和加工路线，对保证零件的加工质量，提高数控机床的使用效益和使用质量都有重要意义。

3、目前研究的概况和发展趋势进入 20 世纪90 年代以来，随着国际上计算机技术突飞猛进的发展，数控技术正不断采用计算机、控制理论等领域的最新技术成就，使其朝着高速化、高精化、复合化、智能化、高柔性化及信息网络化等方向发展。

整体数控加工技术向 CIMS （计算机集成制造系统）方向发展。

1.高速切削受高生产率的驱使，高速化已是现代机床技术发展的重要方向之一。

机床高速化既表现在主轴转速上，也表现在工作台快速移动和进给速度的提高，以及刀具交换、托盘交换时间的缩短上，并且具有高加（减）速率。

高速切削机床主轴的高转速减少了切削力，也减小了切削深度，有利于克服机床振动，排屑率大大提高，热量被切屑带走，传人零件中的热量减低，热变形大大减小，提高了加工精度，也改善了加工面粗糙度。

因此，经过高速加工的工件一般不需要精加工。

2. 高精度加工高精度加工实际上是高速加工技术和数控机床的广泛应用的必然结果。

以前汽车零件的加工精度要求在 0.01mm 数量级上，但随着计算机硬盘、高精度液压轴承等精密零件的增多，精整加工所需精度已提高到0.1μm，加工精度进入了亚微米世界。

提高数控设备的加工精度，除通过提高机械设备的制造精度和装配精度外，还可通过减小数控系统的控制误差和采用补偿技术来达到。

在减小 CNC 系统控制误差方面，通常采用提高数控系统的分辨率、以微小程序段实现连续进给、使 CNC 控制单位精细化、提高位置检测精度以及位置伺服系统采用前馈控制与非线性控制等方法。

在采用补偿技术方面，除采用齿隙补偿、丝杆螺距误差补偿和刀具误差补偿等技术外，近年来设备的热变形误差补偿和空间误差综合补偿技术的研究已成为世界范围的研究热点。

3. 复合化加工机床高速化主要是从提高机床的运行速度来提高机床的加工生产率，而机床的复合化加工则是通过增加机床的功能，减少工件加工过程中的多次装夹、重新定位、对刀等辅助工艺时间，来提高机床利用率的，因此复合化加工是现代机床技术发展的另一重要方面。

4. 控制智能化随着人工智能技术的不断发展，并为满足制造业生产柔性化、制造自动化的发展需求，数控技术智能化程度不断提高，具体体现在以下几个方面：（1）加工过程自适应控制技术（2）加工参数的智能优化与选择（3）故障自诊断功能（4）智能化交流伺服驱动装置5. 互联网络化随着信息技术和数字计算机技术的发展，尤其是计算机网络的发展，世界正在经历着一场深刻的“革命”。

在以网络化、数字化为基本特征的时代，网络化、数字化以及新的制造哲理深刻地影响新世纪的制造模式和制造观念。

6. 计算机集成制造系统计算机集成制造反映了制造系统的这一新发展。

计算机集成制造系统则是技术上的具体实现，它能为现代制造企业追求在激烈变化中、动态市场条件下，具有快速、灵活响应的竞争优势提供所要求的战略性系统技术。

计算机集成制造系统的发展可以实现整个机械制造厂的全盘自动化，成为自动化工厂或无人化工厂，是自动化制造技术的发展方向。

二、论文（设计）研究的内容1.重点解决的问题（1）阶梯轴工艺规程的设计、优化（2）数控加工工序及编程2.拟开展研究的几个主要方面（论文写作大纲或设计思路）通过查阅资料，首先介绍说明数控加工的意义，以及国内外数控加工现状和以后的发展趋势。

重点突出分析数控加工工艺及编程等。

论文写作大纲：1. 绪论1.1 数控加工在机械制造业中的地位和作用1.2 数控加工技术的特点1.3 数控加工的内容1.4 数控加工技术的发展趋势2. 数控加工工艺的特点和内容2.1 数控加工工艺的基本特点2.2 数控加工工艺的主要内容3. 零件图的分析3.1 零件图的绘制3.2 尺寸的分析3.3 图样工艺分析4. 数控加工工艺路线的设计4.1 毛坯材料的选择4.2 选择机床4.3 定位基准的选择4.4 工艺路线的拟定4.5 刀具的选择和切削参数4.6 夹具的选择与类型5. 零件的加工工序及编程5.1 数控加工工序5.2 数控加工程序的编写6. 仿真模拟运行7. 总结3.本论文（设计）预期取得的成果（1）数控加工工艺方案（2）数控加工工序编程三、论文（设计）工作安排1.拟采用的主要研究方法（技术路线或设计参数）；对数控加工方法进行研究，编写合适的数控加工程序，从而实现对零件的数控加工工作。

2.论文（设计）进度计划第 1 ～ 2 周：查阅相关文献资料，了解设计内容，初步方案设计；第3 ～ 4 周：总体方案设计，撰写开题报告；第 5 ～7 周：完成数控加工分析设计方案；第8 ～10 周：确定参数及编写数控加工程序；第 11～14 周：仿真模拟运行，撰写设计说明书；第 15 周：完善毕业设计各项内容，准备答辩；四、需要阅读的参考文献[1] 姬生峰.带锥面阶梯轴类零件加工工艺分析，【J】《机械工程师》2014/06[2] 高寿命阶梯轴的最新设计,【J】《中国高校技术市场》1995/02[3]简建帮.基于 MBD 和特征的飞机结构件数控加工方法【J】《机械科学与技术》2011/05[4] 陈晓梅.数控加工尺寸在线检测技术的研究与应用【J】《电子机械工程》2006/03[5]孔马斌.基于等距曲面的弧面凸轮单侧面数控加工刀位优化算法【N】《机械工程学报》2008/11[6] 郭旺.飞机结构件的数控加工技术研究，【J】《机械制造与自动化》2005/01[7] 李苏渊.数控加工刀具变形误差补偿技术研究【J】《计算机仿真》、2011/01[8] Alberto Boschetto, Luana Bottini, Francesco Veniali.Finishing ofFused Deposition Modeling parts by CNC machining《Robotics and Computer Integrated Manufacturing》2016, Vol.41[9]Jihao Duan, Youmin Zhang, Yaoyao Shi.Belt grinding process with forcecontrol system for blade of aero-engine《Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers》2016, Vol.230 (5)[10] Julien Chaves-Jacob, Gérard Poulachon, Emmanuel Duc.Optimal strategyfor finishing impeller blades using 5-axis machining《The International Journal of Advanced Manufacturing Technology》2012, Vol.58 (5), pp.573- 583[11] 张耀宸.机械加工工艺手册【M】，北京：航空工业出版社.1993[12] 孙本绪、熊万武.机械加工余量手册【M】，北京：国防工业出版社 1999[13] 张超英.数控机床加工工艺编程及操作实训【M】，北京：高等教育出版社.2003 附：文献综述文献综述随着我国改革开放，我国的制造业高速发展，数控机床被广泛应用于生产造业中，而且随着数控技术的不断发展和应用领域的扩大，数控机床在制造业占有不可缺少的位置。

但我国数控机床的生产起步晚，与发达国家相比还有一定差距，因此需要改进的地方还很多。

盛伯浩在《我国数控机床现状与发展策略》一文中指出：我国数控机床产量持续高速增长，工具市场需求和技术发展趋势。

应重点推进高效、精密为核心的数控机床“μm”级工程，加强发展高性能、高可靠性数控功能部件，积极开展复合加工机床、超精密机床和可重构造系统工程化研究等相应的关键技术。

数控加工柔性好，自动化程度高，特别适宜加工轮廓形状复杂的曲线，曲面零件，以及具有大量孔、槽加工的复杂箱体，棱体零件，在多品种、小批量生产情况下，使用数控机床加工能获得较高的经济效益。

其具体特点如下：（1）自动化程度高，具有很高的生产效率。

（2）对加工对象的适应性强。