机制专业毕业设计指南.docx
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机制专业毕业设计指南.docx
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机制专业毕业设计指南
西南科技大学毕业设计指南
适用的专业:
机械制造与自动化专业
适用的人才培养形式:
自学考试
适用的的人才培养层次:
专升本
西南科技大学成人教育学院
西南科技大学制造科学与工程学院
目录
1、毕业设计(论文)的基本目标与基本要求
1.1毕业设计(论文)的基本目标…………………………………………………1
1.2毕业设计的内容………………………………………………………………1
1.3毕业设计的基本要求……………………………………………………………1
2、毕业设计类型、设计的一般方法和质量评价标准
2.1数控系统设计类的一般方法和质量评价标准…………………………………2
2.2数控加工技术类设计的一般方法和质量评价标准……………………………7
2.3数控软件开发类设计的一般方法和质量评价标准……………………………7
2.4普通机械类毕业设计的一般方法和质量评价标准……………………………8
3、本专业毕业设计(论文)的选题要求和任务下达
3.1题目类型…………………………………………………………………………11
3.2题目来源…………………………………………………………………………11
3.3题目选择与变更规则…………………………………………………………12
3.4任务要求和任务下达书的内容规范…………………………………………12
3.5题目符合度和难度及工作量适合程度………………………………………13
4、毕业设计说明书的撰写要求
4.1毕业设计(论文)资料的规范……………………………………………………14
4.2毕业设计(论文)撰写的内容与要求……………………………………………14
4.3设计说明书撰写步骤……………………………………………………………16
4.4设计说明书撰写中应注意的事项………………………………………………17
5、本专业(方向)毕业设计的基本做法
5.1毕业设计的详细步骤……………………………………………………………17
5.2了解和分析设计的基本条件、技术要求………………………………………17
5.3如何使用参考设计或标准设计………………………………………………17
5.4如何按毕业设计任务做出设计方案……………………………………………18
5.5参考文献的使用…………………………………………………………………18
6、毕业设计(论文)的评阅、评分、答辩、评优的基本原则
6.1毕业设计评阅的基本原则……………………………………………………18
6.2毕业论文评阅的基本原则……………………………………………………18
6.3毕业设计(论文)评分的基本原则……………………………………………19
6.4毕业设计答辩的基本原则……………………………………………………19
6.5毕业设计评优的基本原则……………………………………………………19
7、本专业毕业设计(论文)的成绩考核
7.1毕业设计(论文)的评阅工作和评语要求…………………………………19
7.2毕业设计(论文)的答辩工作和评语基本内容……………………………19
7.3毕业设计(论文)成绩的评定……………………………………………20
8、毕业设计及说明书的装订(袋)的规范要求………………………………21
9、毕业设计(论文)的过程指导方法和要求
9.1各学院(联合办学学校)…………………………………………………22
9.2指导老师……………………………………………………………………22
9.3学生…………………………………………………………………………22
1.毕业设计(论文)的基本目标与基本要求
1.1毕业设计(论文)的基本目标
1.1.1本毕业设计的基本原则是以机械设计制造与自动化专业为基准,以数控技术为核心,体现数控技术的特色,围绕数控技术这一主题开展毕业设计工作。
1.1.2巩固和扩展学生所学的基本理论和专业知识,培养学生综合运用所学知识技能分析和解决实际问题的能力,初步形成融技术、经济、环境、市场、管理于一体的大工程意识。
培养学生勇于探索的创新精神和实践能力。
1.1.3培养学生正确的设计和研究思想、理论联系实际、严肃认真的科学态度和严谨求实的工作作风。
1.1.4进一步训练和提高学生方案设计、资料查阅、实验研究、理论计算、数据处理、经济分析、外文资料的阅读与翻译、计算机使用、文字表达等方面的能力和技巧。
1.2毕业设计的内容
毕业设计的内容可以是本专业较为成熟的传统设计题目,也可以是实际工程项目(真题真做),或实际工程项目的模拟(真题假做),还可以是本专业的具有探索性的、以工程设计为主的课题,最后完成并提交的形式为设计方案、完整的技术图纸和设计说明书
1.3毕业设计的基本要求
毕业设计应该满足对工程设计的以下基本要求,
1.3.1设计思想的科学性从需求分析、方案论证、总体设计到结构设计,应以继承与创新的有机结合为主线,以科学的理论为指导,以科学试验和工程实践为依据。
1.3.2设计内容的新颖性设计是应用智慧进行的开发与创造,应体现探索与创新的特征,设计内容应有足够的技术进步,满足市场需求和技术要求。
1.3.3设计表述的规范性设计工作的进行,应依据国家标准及各种规范,并结合科学技术、生产实践及经济发展:
状况,精心组织完成。
1.3.4设计约束的严密性实现设计目标是有约束条件的,设计受到内、外约束条件的制约,因此,在设计中应采用科学的方法,综合研究各种条件,以期实现最佳方案的选择。
1.3.5设计过程的综合性设计过程是科学先进的设计思想、可提供的物质资源与条件现代设计方法的综合,是多学科的知识及工程实践的综合。
因此,设计应具有鲜明的综合性,其综合性含有技术特征与非技术特征。
1.3.6设计结果的实用性设计过程应以市场需求和生产实践紧密结合.使其设计成果能产生较好的经济效益和社会效益。
1.3.7设计的创新性在以知识创新为特征、科学与技术飞速发展的21世纪,必须注重创新能力的培养。
通过在设计过程中各个环节的训练将所学知识应用于所从事的科学研究和创新设计中。
工程设计类型的毕业设计,应力求实现上述各项要求。
2.毕业设计类型、设计的一般方法和质量评价标准
机械类毕业设计所涉及的领域十分广泛,同学在毕业设计过程中选题和所涉及的内容会有较大差异。
本专业毕业设计主要可分为以下四种类型:
2.1数控系统设计类的一般方法和质量评价标准
该类设计将电子技术、计算机技术、检测技术和控制技术应用于机械产品的设计或制造,赋予机械产品或设备新的功能和更好的性能。
机电一体化的设计包括机电一体化产品和装置的设计,如数控机床、加工中心、机器人、控制系统硬件和软件的设计。
需要针对机械设备或装置的控制开展图纸设计、硬件设计与制作、控制软件编制与调试。
设计的成果既有机械部分的设计图纸和说明书,又有电子器件的设计与制作.还有控制软件的编制。
2.1.1其要求是
2.1.1.1学生在教师指导下,应能独立拟定设计方案,提出方案的构思以及技术、经济条件等方面的可行性论证报告。
2.1.1.2能熟练应用已学过的理论知识,采用工程分析计算方法或数值计算方法,正确完成设计中的计算工作。
2.1.1.3能熟练地掌握工程制图的方法和技巧,运用计算机绘图、计算机辅助设计等,按国家标准正确地完成绘图工作。
2.1.1.4能按设计任务书要求,编写出设计说明书或操作使用说明书。
2.1.2机械电子产品的设计方法
2.1.2.1机械电子产品功能要求
2.1.2.1.1精确性要求
该项要求是提高现有产品的测量精度、机械运动精度、机械电子设备加工精度等。
例如数控机床、坐标测量机、仿形刀架等。
2.1.2.1.2数字化要求
包括将模拟量控制转变为数字量控制,将目视刻度、模拟量仪表转变为数字显示。
2.1.2.1.3智能化要求
即对反馈信号及信号处理的要求。
例如:
由被动测量转为主动测量,由开环控制转变为闭环控制,由单纯的信息处理转变为具有人工智能的专家系统。
2.1.2.1.4稳定性和可靠性要求
包括对环境(温度、湿度)的要求、抗干扰性、使用安全性等。
2.1.2.1.5小型化和最优化要求
即减小产品的质量和体积,优化结构设计。
例如:
将台式仪器转变为便携式仪器,增加对环境的适应性。
优化传动机构设计,提高平稳性,延长使用寿命。
2.1.2.2机械电子产品功能分析
2.1.2.2.1可行性分析
就是看在现有技术水平的条件下,提出的性能指标是否可以达到或用最经济的手段达到,应当查阅相应的技术资料,数据进行判断。
例如,要求系统的响应速度是否超过现有电子器件的最高响应速度,要求某一参数的测量精度是否超过该测量原理的理论精度极限。
2.1.2.2.2必要性分析
就是分析机械电子产品的使用要求与题目提出的性能要求是否匹配。
例如,低速支转件有无必要提出很高的动平衡要求,工作环境空间很大的产品有无必要提出小型化的要求,仪表显示准确方便的食品有无必要都实现数字化显示等。
2.1.2.2.3经济性分析
就是分析在能达到同样效果的情况下实施方案的经济性。
例如,选择传感器的经济精度范围等,对整机而言,舍弃价格高而不太必要的性能,增加价格低而实用的性能以提高性能价格比。
例如,在“万能工具显微镜”上增加测高附件,整机成本提高不多,却解决了第三坐标的测量问题,提高了仪器的测量范围。
对给定的某一机械电子类题目,首要的即是功能要求的分析,它确定了题目的可做性和难度,它是完成全部设计的基础,决定了机械电子产品的所有组成部分的要求。
2.1.3机械电子产品精度设计
机械电子产品精度包括机械和信息传递及处理两大部分,机械部门中有运动机构、动力与传动机构;信息传递及处理涉及传感器,A/D、D/A转换器,计算机,驱动电路及设备等。
下面分析各部分的精度指标及影响因素。
2.1.3.1机械运动机构
运动机构轴系和导轨副是两个重要部分,轴系使可运机械部门按给定方向旋转;导轨副是用来实现给定运动轨迹的导向机构,完成给定直线或曲线运动。
2.1.3.1.1轴系
轴系最主要的评定指标是回转精度,用回转误差表示,按误差性质分为轴向窜动误差、径向摆动误差、角运动误差。
影响该精度的因素有:
第一,轴系零件的尺寸误差和形位误差。
例如:
“万能工具显微镜”用精密轴承,均采用对外购轴承的内外环及滚动体重新加工的方法提高回转精度。
第二,主轴回转速度与摩擦阻力的关系,在辆系工作速度处于低磨损的状态时回转精度高,使用寿命长。
第三,外部干扰的影响。
例如:
温度冲击造成零件变形和膨胀或收缩,降低回转精度,这就要求使用相同膨胀系数的轴和套,但是,相同材料表面相对运动时又会产生较大磨损,由此可见,精度设计应当综合考虑各种因素。
2.1.3.1.2导轨副
导轨副最主要的评定指标是导向精度,就是直线导轨上运动件沿给定方向运动的准确度。
用导向误差表示,导向误差对机械电子产品的影响很直接,例如:
万能工具显微镜中的标准刻尺是置于导轨副的运动件上,导向误差直接影响测量结果,当测量不符合阿贝原则时,影响更大。
影响导向精度的因素:
第一,导轨副的制造精度。
第二,负载与滑行速度的关系,设计中要防止出现爬行现象。
第三,热冲击,外力和外振的干扰作用。
2.1.3.2动力及传动机构
2.1.3.2.1动力件
动力件对精度的影响主要在两方面:
第一,动力部分引起振动,影响其他部分精度。
第二,动力部分本身参与完成整个机械电子产品的精度要求。
例如,步进电机,其制造误差、回转精度、空回等都会影响它所驱动部件的运动精度。
2.1.3.2.2螺旋副
传动精度用螺旋副螺母位置误差表示,传动精度的主要影响因素是螺纹制造的中径误差、螺距误差、半角误差。
设计中采取的主要方法是用误差修正板消除螺距累积误差,用双螺母法消除螺旋副的空间,用弹性螺旋副消除局部误差。
2.1.3.2.3齿轮
传动精度由齿轮本身误差(如:
齿轮径向综合误差,基节和齿形误差)及安装误差决定,齿轮径向综合误差影响传递运动的精确性,基节和齿形误差影响传动的平稳性,设计中核心问题是削减空回和消除传动误差,主要方法是:
设置可调中心距或加载弹簧消除空回,用整体齿轮消除偏心等。
2.1.3.3传感器精度
传感器是机械电子产品中信息流动的主要环节,传感器的精度是产品总体精度的重要组成部分,因此在精度设计时应当从传感器入手,以进一步确定信息的采集及处理方式,在毕业设计中传感器精度设计有两方面的考虑:
第一是研制新型传感器,或提高传感器本身的精度,这类传感器精度设计要进行原理分析、试制、研究适用范围等。
第二是把现有传感器应用于机械电子产品。
例如,使用光栅传感器替代计量仪器中的测微鼓轮,使用光电转速表替代频闪测速仪。
因此,这类题目的精度设计更为确切的说是选择适当精度的传感器。
下述的传感器精度指标就是传感器设计或选择的依据。
2.1.3.3.1模拟量传感器包括“精密度”,即传感器输入输出特性的分散性,属随机误差性质;“准确度”,即传感器输入/输出特性与真值的脱离;“精确度”是“精密度”和“准确度”的综合,工程上用单位范围内传感器最大绝对误差表示传器精度,称为“精度等级”。
表示传感器精度的指标还有“稳定性”,即稳定度和干扰影响量,它描述了精度与时间及外界干扰的关系;“动特性”和“静特性”,它描述了输入量与时间的关系对输出的影响。
2.1.3.3.2数字量传感器包括“分辨力”,即改变一个计数字对应的被测量变化值;“精度”用误差值与实测值之比表示;“检测时间”即被测参数两次采样之间的时间间隔;“计数器字长”其大小由最大测量范围和分辨力确定。
2.1.3.4信号处理精度
设计中要全面考虑整个信号处理过程的误差源,从模拟信号、模/数转换、数字信号处理三部分入手。
2.1.3.4.1模拟信号以电压或电流的大小表示,首先,放大器的线性度、稳定性、漂移、干扰和噪声、基准电压的稳定度等都影响处理精度。
其次,测量频谱较宽时,还要考虑放大器的通频带,一般来说,模拟式处理电路误差较大,精度只能达到1%至0.1%。
2.1.3.4.2数字信号处理引入误差小,因其是以脉冲有无而不是以幅度表示信息的,其抗干扰性和稳定性好,精度设计主要考虑量化误差、运算误差和延时误差。
削减运算误差和延时误差的方法是选择适当元件、电路、或处理器,限制其误差在允许范围内。
2.1.3.4.3模数转换是量化误差的来源,是处理过程最基本误差,其大小取决于转换器位数,目前电压转换精度可达万分之一至百万分之一。
提高信号处理精度的途径主要是:
方案选择,减小漂移和提高抗干扰性。
2.1.3.4.4精度综合
机械电子产品的总体精度是机械部分和信号处理部分按误差性质的不同进行综合的结果。
2.1.4机械电子产品的可靠性设计
可靠性就是在规定条件下和规定时间内,完成规定功能的能力,它是质量的主要要求。
在机械电子产品设计任务书中,必须对产品提出必要的可靠性要求。
可靠性要求包括故障率、寿命、维修性和可用性等,大体上分为定性的与定量的两大类。
2.1.4.1可靠性的定性要求
产品的有一些可靠性要求属于定性的。
例如维修性是产品可靠性的一个重要组成部分。
设计良好的维修性应当达到下列定性要求:
2.1.4.1.1有良好的维修空间,如机籍的大小、松紧螺栓的空间等。
2.1.4.1.2较高标准化程度,如使用标准件的百分比。
2.1.4.1.3产品有防差错的识别标记,如重要零部件的编码设置。
2.1.4.1.4保证维修安全,如高温、高压、腐蚀性的部位应用标志。
2.1.4.1.5检测路线明朗、迅速、简便。
2.1.4.1.6较低的维修费用。
2.1.4.2机械电子产品设计中应达到的可靠性的定量参数的要求有如下一些:
2.1.4.2.1产品有效性相关的参数,例如平均修复时间。
2.1.4.2.2与产品完成规定任务相关的参数,例如平均使用寿命。
2.1.4.2.3与产品保养有关的参数,便如维修周期。
2.1.4.2.4与产品维修要求有关的参数,例如最大修复时间。
2.1.4.3设计中一般性步骤
机械电子产品可靠性要求因产品不同而异,下述是一般性步骤。
2.1.4.3.1采用已经过可靠性验证的零部件或设计,例如采用经过可靠性验证的工程设计,采用已证明为可靠的标准零件、标准工具、标准测试设备、提高标准化、通用化程度。
2.1.4.3.2采用冗余技术,给机械件、电子元件一定的安全系数、例如轴承、电机、液压件等。
2.1.4.3.3充分考虑机械电子产品在环境中的工作状态,例如耐腐蚀性、密封性、抗振抗干扰、耐热防老化等。
2.1.4.3.4安全保险措施,例如应急报警、人身及设备的防护等。
2.1.4.3.5提供设备的故障自检措施。
2.1.4.3.6对多因素可靠性设计应用数理统计方法进行定性和定量分析。
机械电子产品的可靠性设计核心是减少故障和及时修复。
可靠性又可分为“性能可靠性”和“结构可靠性”它构成了设计的两个方面。
2.1.5机械电子产品的总体设计
方案设计
一般设计流程
机械电子产品总体方案的设计包括功能分析、资料积累、综合研究和方案比较确定。
下面是一般设计流程:
2.1.6验收标准
2.1.6.1设计说明书10000字;
2.1.6.2设计电气原理图;
2.1.6.3设计机械结构图及装配图;
2.1.6.4程序原代码。
2.2数控加工技术类(含模具)设计的一般方法和质量评价标准
数控加工技术类包括生产实际工程技术应用研究类和开发研究两种。
开发研究是将自然科学的理论与知识转化为新产品、新工艺、新方法的科学创新;而应用研究则是将开发研究的成果转化为现实生产力的技术创新活动,是对产品、装置、流程、方法进行重大改进或规模化生产前的中间试验。
该类毕业设计一般以一定的加工理论、加工方法。
设计的成果主要以毕业说明书,工装图纸、工艺规程卡片的形式结果。
2.2.1设计方法
2.2.1.1根据典型零件需求批量分析,确定总体加工方案设计的科学性和合理性。
2.2.1.2工艺系统评价与决策。
2.2.1.3工装夹具(模具)及检具设计。
2.2.1.4对提出的几种总体方案选择。
2.2.1.5在现有技术、能保证质量的前提下,对其经济性进行分析,确定加工方案,要求典型工步使用数控加工,要对其中的方案进行三维实体造型并生成数控代码。
2.2.1.6进行加工误差、装配误差分析。
2.2.1.7要求掌握和学会使用相关设计、工艺标准及手册。
2.2.2其要求是
对机械加工工艺及设备的工程设计,应以典型产品的数控加工工艺、工装(模具)设计为主,完成工艺工程师的基本训练。
2.2.2.1能根据产品的技术要求和加工生产的技术条件,拟定合理的工艺方法和工艺规程方案,并绘制工艺流程图。
2.2.2.2能独立完成工艺过程的工装(模具)设备设计。
2.2.2.3能拟定产品生产过程的工艺、安全技术规程及相关的技术文件。
2.2.2.4能对所拟定的工艺进行技术和经济效益的综合分析及评价,并提出可行性论证报告。
注:
本条包含冲压模具设计和注塑模具设计。
2.2.3验收标准
2.2.3.1设计说明书10000字;
2.2.3.2设计的各种工艺(含数控工艺)规程文件(卡片);
2.2.3.3设计的工装夹具(模具)装配图及主要零部件图;
2.2.3.4零件的实体造型图及数控加工NC代码。
2.3数控软件开发类设计的一般方法和质量评价标准
软件开发类主要以计算机技术和信息技术为中心,以软件方式实现机械产品的设计、制造以及管理的自动化。
软件的种类包括产品或设备的计算机辅助设计,生产过程的监控软件、计算机集成制造系统、柔性加工系统等,如CAD系统的二次开发、CAM系统接口技术开发等。
软件开发的成果形式为所编制的程序和设计论文文档。
2.3.1其基本要求如下
2.3.1.1应能掌握机械工程中常用计算方法、模拟、工程优化、矩阵、图形学、迭代分析技术和有限元技术等。
2.3.1.2应具有采用数值模拟方法对机械加工工艺过程进行模拟分析,用微机处理对加工过程和机械设备进行控制的能力和方法。
2.3.1.3应能用各种现代数值分析手段对机械设备的强度、刚度进行分析。
2.3.1.4应能熟练使用编程语言如:
VB或VC++等。
2.3.2验收标准
2.3.2.1设计说明书10000字;
2.3.2.2设计的软件操作界面,要求可以运行;
2.3.2.3设计的数据库;
2.3.2.4编制的程序原代码。
2.4普通机械类毕业设计的一般方法和质量评价标准
2.4.1机械产品设计的类型
机械产品设计依据技术特点分为开发型、改进型、技术引进型等三种类型:
2.4.1.1开发型产品设计
开发型机械产品设计的特点是将开发研究的成果向现实的机械产品转化,这种设计无技术成熟的产品可以借鉴,需要进行一定的试验研究。
因此,开发型产品设计属于产品研制范畴,是对装置、设备、机器或部件进行的最新设计。
2.4.1.2改进型产品设计
随着市需求的变化及生产技术水平的不断提高,原有产品的结构、性能等项指标已经不适应客观需要,因而必须对原有产品进行改造。
通过改进型产品设计,提高产品的工作效率,提高产品的安全性和可靠性,降低生产成本以及开发产品新的用途,从而增强产品的市场竞争力。
2.4.1.3技术引进性产品设计
技术引进型产品设计主要是对引进技术进行消化、吸收与开发创新,针对购买先进产品的技术及图纸进行局部改进性设计。
2.4.2机械现代设计方法概述
机械现代设计方法是一个广义的综合的概念,包含了近些年来出现的现代设计方法学和所有用于机械产品设计的相关理论和方法。
这些设计方法名目很多,相对独立,又相互联系。
实际应用时,在各个具体的设计阶段,对不同的零部件采用一种或几种适当的设计方法。
在机械设计中采用的现代设计方法有:
2.4.2.1技术预测法
用于产品设计之初,根据已知数据资料预测产品的发展趋势。
2.4.2.2科学类比法
用于技术预测并决策之后,搜集相关产品及其信息,取得产品可以借鉴的数据资料。
样机仿制是其中的一种初级形式。
2.4.2.3系统分析法
是系统工程在机械设计中的初步应用。
在科学类比之后对产品分析综合,确定系统的输入、输出及其在子系统中的转换。
该方法的关键是适当的分析与分解。
该方法在大系统中应用较多。
2.4.2.4创造性设计法
该方法的理论尚不成熟,具体方法尚不十分明确,主要是根据创造性方法学12条法则派生出一些方法。
该方法主要用于方案构思阶段,也可贯穿于设计的各个阶段。
2.4.2.5逻辑设计法
通过逻辑分析与逻辑运算确定产品各个组成部分的相互依存和相互制约的关系。
传统设计中已经自觉或不自觉地运用着该方法,只是未上升到理论高度。
该方法大多是在总体设计中应用。
2.4.2.6信号分析法
取得设计的原始参数时应用此方法。
机械设计的信号分析有幅值概率密度分析、方差分析、相关分析、谱分析、传递函数分析和状态方程分析等。
2.4.2.7相似设计法
属于科学类比法。
该方法可省略严格的数学推导和求解,直接运用量纲齐次原理等,根据样机或模型求得新产品的参数、公式、数学模型和动态响应等。
该方法比较适用于同类产品的设计,可节省设计工作量。
2.4.2.8模拟设计法
利用异类事物之间的相似性进行设计的高级方法。
可以用于工作原理探索、方案设计、结构设计等各个阶段。
有符号模拟、实物模拟、模拟式计算机模拟、数字式计算机仿真等形式。
2.4.2.9优化设计法
优化是现代设计追求的目标。
机械优化设计是利用数学规划理论和电子计算机对设计参数进行优化计算。
对于不能以数学模型表示的目标和
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