201204大学生创业训练计划项目申报非圆曲线...

1、附件2福建省“大学生创新创业训练计划”项目申报书学校名称：武夷学院项目名称：非圆曲线通用数车编程项目类型： 创新训练项目 创业训练项目 创业实践项目负 责 人：翁本杰指导教师：潘应晖福建省教育厅二一二年 4 月 填 写 须 知一、项目分类说明：1.创新训练项目是本科生个人或团队，在校内导师指导下，自主完成创新性实验方法的设计、设备和材料的准备、实验的实施、数据处理与分析、总结报告撰写等工作。2.创业训练项目是本科生团队，在校内导师指导下，团队中每个学生在项目实施过程中承担一个或多个具体的角色，通过编制商业计划书、开展可行性研究、模拟企业运行、进行一定程度的验证试验，撰写创业报告等工作。3.创业

2、实践项目是学生团队，在学校导师和企业导师共同指导下，采用前期创新训练项目（或创新性实验）的成果，提出一项具有市场前景的创新性产品或者服务，以此为基础开展创业实践活动。申报该类项目需额外提交企业导师合作指导协议书作为附件。二、申报书请按顺序逐项填写，填写内容必须实事求是，表达明确严谨。空缺项要填“无”。三、申请参加大学生创新创业训练计划项目团队的人数含负责人在内不得超过5人。四、表格中的字体小四号仿宋体，1.5倍行距；需签字部分由相关人员以黑色钢笔或水笔签名。均用A4纸双面打印，于左侧装订成册。五、推荐上报的计划项目由学校分管领导在申报书上签署意见、签字并加盖公章后，一式五份（均为原件），报送省

3、教育厅高等教育处。项目名称非圆曲线通用数车编程项目起止时间2012 年 4 月 至 2015 年 3 月负责人姓名年级学院学号联系电话E-mail翁本杰2011武夷学院2011422104818050388474963773269项目组成员杨东东2011武夷学院2011422103018965494886349676070魏攀2011武夷学院20114221003189506447571390939434刘建东2011武夷学院2011422102215159999834784029465吴棚业2011武夷学院2011422105013338554

4、252649503794指导教师姓名潘应晖职务/职称副教授所在单位武夷学院电子工程系联系电-校外导师姓名无职务/职称无所在单位无联系电话无E-mail无一、项目简介（50字左右）研究数控车床车削各种非圆曲线构成的一般零件的手动编程通用算法，包括粗加工和精加工算法，挖掘现有数控机床的潜能，提高其利用率和编程效率。二、申请理由（包括自身/团队具备的知识、条件、特长、兴趣、前期准备等）对科研有关闪较浓厚的兴趣，本团队由机械设计制造及自动化专业5名优秀学生组成，具有一定的理论功底和实践能力、良好的合作协调意识，已完成机械制图等专业课

5、程的学习，因为兴趣的原因，在平时的课堂教学中对数控技术相关知识比较关注，在课后还利用学校图书馆丰富的馆藏资源和网络资源对相关背景知识进行了了解，在拓宽知识面的同时，发现数控车床一般只具有直线和圆弧插补功能，可以较容易完成由直线和圆弧组成的各种轮廓零件加工，但对于非圆曲线的复杂零件，用一般的手工编程有一定的困难，且出错机率大，因此有必要研究该类零件的粗加工、精加工编程通用算法，挖掘现有数控机床的潜能，提高其利用率和编程效率，保证加工精度，快速完成这类零件的手工编程。国务院关于支持福建省加快建设海峡西岸经济区的若干意见确定海峡西岸经济区建设的战略定位，其中一点是：东部沿海地区先进制造业的重要基地。

6、这一定位确定了海峡西岸经济区建设将把制造业作为当前及今后相当长的一段时间的发展重点。发展制造业必须具有创新性与持续性。要使制造业具有先进性，必须坚持制造业的创新性与持续性。我国已成为世界制造大国，但是，长期形成的贸易顺差和人民币升值压力，以及本次金融危机，使我国制造业面临严峻的发展困境，也体现出我国制造业的脆弱。海西先进制造业不仅要通过承接台湾地区和国外的先进制造技术与工艺来发展，还需要通过自主创新，使制造业的先进性得以保持1。数控技术是制造业实现自动化、柔性化、集成化生产的基础；数控技术的应用是提高制造业的产品质量和劳动生产率必不可少的重要手段；数控机床是国防工业现代化的重要战略装备，是关系

7、到国家战略地位和体现国家综合国力水平的重要标志。专家们预言：21世纪机械制造业的竞争，其实质是数控技术的竞争2。随着经济的快速发展及发展方式的变革，“世界制造中心”正逐步向中国转移，目前，我国绝大部分制造企业已开始使用数控技术3，数控机床的占有率也已大大提高, 但我国数控机床功能的利用率只有20%-25%4。企业要提高现有数控设备的利用率和完好率，急需大量的数控技术人才。数控编程方法可以分为两类：一类是手工编程，另一类是自动编程。手工编程是指编制零件数控加工程序的各个步骤，即从零件图纸分析、工艺决策、确定加工路线和工艺参数、计算刀具轨迹坐标数据、编写零件的数控加工程序单直至程序的检验，均由人工

8、来完成。自动编程是采用计算机辅助数控编程技术，利用软件的计算机辅助制造(CAM)功能，完成工艺方案的制订、切削用量的选择、刀具及其参数的设定，自动计算并生成刀位轨迹文件，通过后置处理功能生成指定数控系统加工程序，多用于加工复杂工件,其缺点是程序冗长，一个复杂曲面的加工程序可能达到几十兆大小，机床内存无法存储这么大的程序，需要在线加工;加工路径不灵活，有很多空行程。计算机生成的程序往往不能直接用在机床上，还是需要人工修改和优化，且修改复杂,不便于检验,通用性差5。目前国内大部分的数控车床编程均采用手工编程方式，它具有方便快捷，经济又及时，最大程度优化加工路径，省略很多走空刀，提高加工效率，对机床

9、和程序员不受特别的制约；同时又能和数控系统的功能灵活结合，因而被广泛应用。即使在先进的自动编程方法中，许多重要的经验都来源于手工编程，并不断丰富和推动自动编程技术的发展。机械加工中常有由复杂曲线所构成的非圆曲线(如椭圆曲线、抛物线、双曲线和渐开线等)零件，随着工业产品性能要求的不断提高，非圆曲线零件的作用就日益重要，其加工质量往往成为生产制造的关键6。数控机床的数控系统一般只具有直线插补和圆弧插补功能7，非圆曲线形状的工件在数控车削中属于较复杂的零件类别，无法直接利用数控系统内置的插补指令来加工，一般通过拟合法来进行加工。根据数学微分原理，采用小段直线或小段圆弧逼近非圆轮廓，即在控制加工误差允

10、许范围内，用若干光滑连接的直线段或圆弧段分割逼近给定的曲线，然后用数学公式计算出每段直线段或圆弧段的起点、终点以及圆弧半径，再编制数控加工程序进行精密加工。工件的精度要求越高，就要把曲线分得越细，若采用人工计算，计算量十分大且容易出错，程序也就越长，但若采用参数编程，可使编程计算大大简化，程序的可读性强，易于检查，提高了编程效率8。参数编程功能作为数控设备的一项重要功能，由于允许使用变量算术和逻辑运算以及各种条件转移等命令，使得在编制一些加工程序时与普通方法相比显得方便和简单，同时也使程序变得简化。目前我国数控机床上采用的数控系统，大都具有相似的参数编程功能，从而能实现非圆曲线轮廓的加工。如何

11、快速完成这类非圆曲线零件的粗加工和精加工编程，并保证加工效率和加工精度，是解决这类零件手动编程的关键。国内外已有许多学者对非圆曲线的数车编程进行了研究，一般都只是对椭圆或抛物线等非圆曲线，用参数编程或宏程序方式编写精加工程序，直线插补简单拟合相应曲线，但未对如何进行粗加工及精加工精度控制加以说明，而且都只是针对相应曲线，对于其它非圆曲线的加工编程帮助有限。本课题的研究重点在于提出针对非圆曲线零件进行数车编程时，粗加工、精加工编程的一般算法，在粗加工时能快速切除多余毛坯，减少空行程，精加工时可以保证加工精度，提高编程效率和实际加工效率，充分挖掘现有数控机床的潜能，提高数控机床的利用率。1. 汪威

12、毅，用科学发展观指导海西先进制造业基地建设，福建日报，2010年11月9日，第11版：求是。2. 职业技术教育编辑部，报告：四大行业急缺技能型人才J，职业技术教育，2004年 15期，14-33。3. 胡绍平，论高职学校数控技术应用人才的培养J，西南农业大学学报(社会科学版) 2011，第卷第期，142-143。4. 方华, 张魁林，数控机床加工非圆曲线的编程法研究J，本溪冶金高等专科学校学报，2002，第4 卷， 第4 期，18-20。5. 孟莉,刘媛,王金泉. 自动编程与手工编程探讨J. 现代制造工程, 2006 (8) : 30 32。6. 何玉山，数控车床加工非圆曲线宏程序编程技巧J，

13、 CAD/CAM与制造业信息化，2009年第10期，88-89。7. 盛利强，数控车非圆曲线轮廓的加工宏程序编程思路J，机械研究与应用，2009年 03期，71-72。8. 潘应晖，椭圆车削参数编程J，机械设计与制造，2008年1月，172-173。三、项目方案（计划、技术路线、人员分工等）(一)研究方法：1、建立数学模型。根据数控车床粗加工要求尽快切削多余毛坯、精加工则要保证加工质量的加工特点，借鉴相关文献资料，利用本课题组成员具备的知识与经验，应用数学分析方法，建立非圆曲线数控车削粗加工及精加工的数学模型。2、研究编程算法。根据数控车床粗加工及精加工的不同特点，针对不同数控系统，研究编程算

14、法，提高编程效率和实际加工效率。3、实际编程验证。根据编程算法，编写加工程序，并通过实践验证其可行性。(二)技术路线及人员分工：本项目的研究路线,按照项目总设计的规划,分以下五个阶段:第一阶段：查阅国内外现有的与项目有关的新成果与文献，收集相关资料，细化研究方案（翁本杰、杨东东、魏攀）。第二阶段：应用数学分析方法，建立非圆曲线数控车削粗加工及精加工的数学模型（刘建东、吴棚业）。第三阶段：根据数控车床粗加工及精加工的不同特点，针对不同数控系统，研究编程算法（翁本杰、魏攀）。第四阶段：根据编程算法，编写加工程序，并通过实践验证其可行性（杨东东、刘建东、吴棚业）。第五阶段：撰写论文并结题（翁本杰、杨

15、东东）。四、项目特色与创新点国内外已有许多学者对非圆曲线的数车编程进行了研究，一般都是针对对椭圆或抛物线等特定非圆曲线，用参数编程或宏程序方式编写精加工程序，直线插补简单拟合相应曲线，但未对如何快速完成粗加工及精加工精度的控制加以说明，而粗加工的快慢及精加工精度的保障对非圆曲线的加工编程至关重要。本项目特色与创新点在于提出：针对非圆曲线零件进行数车编程时，其粗加工、精加工编程的一般算法，在粗加工时能快速切除多余毛坯，减少空行程，精加工时可以保证加工精度，提高编程效率和实际加工效率，这样不但能挖掘现有数控机床的潜能，提高机床的利用率, 还会使手工编程达到一个较高的水平。五、项目进度安排2012年4月至2012年9月 项目调研和资料收集阶段。2012年10月至2013年3月 建立非圆曲线数控车削粗加工及精加工的数学模型。2013年4月至2013年9月 研究编程算法。2013年10月至2014年9月 编写加工程序，并通过实践验证其可行性。2014年10月至