58010320080128-王宇-工艺手柄数控车削编程与加工l

毕业设计（论文）

题目： 工艺手柄数控车削编程与加工l

院 (系)：机电工程系 专 业： 数控技术 姓 名： 王宇 学 号： 58010320080128 指导教师： 金江

二〇一 年 月 日

毕业设计（论文）任务书

学生姓名 专 业 院（系） 毕业设计（论文）题目 任务与要求 王宇 学号 数控技术 机械电子工程学院机电工程系 工艺手柄数控车削编程与加工 58010320080128 任务： 1. 完成字数不少于5000字的毕业论文一篇 2. 简介数控机床的构造 3. 完成对零件进行数控加工工艺的分析和确定 4. 完成工艺路线的分析及刀具选择 5. 对手柄进行数控车削程序的编辑与加工 6. 完成答辩PPT一份 要求: 1. 字数足够，逻辑层次清晰，格式排版正确 2. 分析合理，程序编辑正确 3. 图表清晰，全部自己绘制完成 4. 论文是在自己参考其他文献的基础上自主完成 5. 答辩清晰，大方得体，问答如流 年 月 日 至l 年 月 日 共 周 职称 完成时间段 指导教师单位

院（系）审核意见

毕业设计(论文)进度计划表

日 期 11.8-11.20 工 作 内 容 毕业论文选题 执 行 情 况 指导教师 签 字 11.21-11.25 撰写论文任务书 11.26-12.10 撰写论文初稿 12.11-12.15 修改毕业论文初稿 12.11 提交论文定稿 12.25 准备答辩 教师对进度计划 实施情况总评 签名 年 月 日 本表作评定学生平时成绩的依据之一

毕业设计(论文)中期检查记录表

毕业设计(论文)题目: 工艺手柄数控车削编程与加工 学生填写 学生姓名: 王宇 学号：58010320080128 专业：数控技术 指导教师姓名:金江 毕业设计(论文)题目工作量 毕业设计(论文)题目难度 毕业设计(论文)题目涉及知识点 毕业设计(论文)题目价值 学生是否按计划进度独立完成工作任务 职称: 高级工程师 饱满 大 丰富 很有价值 一般 不够 不够 较少 适中 比较丰 富 一般 价值不大 检查 教师填写 学生毕业设计(论文)工作进度填写情况 指导次数 学生工作态度 其他检查内容： 存在问题及采取措施: 认真 一般 较差 院（系）意见 检查教师签字: 年 月 日 (加盖公章): 年 月 日

摘要

在车床上，利用工件的旋转运动和刀具的直线运动或曲线运动来改变毛坯的形状和尺寸，把它加工成符合图纸的要求。

车削加工是在车床上利用工件相对于刀具旋转对工件进行切削加工的方法。车削加工的切削能主要由工件而不是刀具提供。车削是最基本、最常见的切削加工方法，在生产中占有十分重要的地位。车削适于加工回转表面，大部分具有回转表面的工件都可以用车削方法加工，如内外圆柱面、内外圆锥面、端面、螺纹和回转成形面等，所用刀具主要是车刀。

在各类金属切削机床中，车床是应用最广泛的一类，约占机床总数的50%。车床既可用车刀对工件进行车削加工，又可用钻头、铰刀、丝锥和滚花刀进行钻孔、铰孔、攻螺纹和滚花等操作。按工艺特点、布局形式和结构特性等的不同，车床可以分为卧式车床、落地车床、立式车床、转塔车床以及仿形车床等，其中大部分为卧式车床。

数控车削加工是现代制造技术的典型代表，在制造业的各个领域如航天、汽车、模具、精密机械、家用电器等各个行业有着日益广泛的应用，已成为这些行业不可或缺的加工手段。

为了子数控机床上加工出合格的零件，首先需根据零件图纸的精度和计算要求等，分析确定零件的工艺过程、工艺参数等内容，用规定的数控编程代码和格式编制出合适的数控加工程序。编程必须注意具体的数控系统或机床，应该严格按机床编程手册中的规定进行程序编制。但从数控加工内容的本质上讲，各数控系统的各项指令都是应实际加工工艺要求而设定的。

由于本人才疏学浅，缺乏知识和经验，在设计过程中难免出现不当之处，望各位老师给予指正并提出宝贵意见。

关键词： 车削加工 刀具 零件的工艺过程 程序编制

Abstract

On a lathe, using the workpiece rotation movement and the tool of the

straight-line movement or curve motion to change the blank of shapes and sizes and put it into production accord with drawings requirements.

Turning processing is on a lathe tool relative to the workpiece rotate using of workpiece machining methods. Turning processing cutting can mainly by the workpiece instead of cutting tools provided. Turning is the most basic, the most common cutting processing methods in production, occupies very important position. Turning suitable for processing rotary surface, most has the rotary surface of workpiece can use turning processing, such as internal and external method YuanZhuMian, internal and external taper surface and face, threads and rotary shape face, USES the tool is mainly lathe tool.

In all kinds of metal cutting machine, lathe is the most widely used type of machine tools, accounting for approximately 50% of the total. Lathe tool can be used for workpiece machining and usable drill, reamer, taps and knurling knife drilling, reaming, tapping screw and knurling operation. According to the technological characteristics, layout form and structure characteristics of different, lathe can be divided into horizontal lathe, landing lathe, vertical lathe, turret lathe and imitation shape lathe, mostly for horizontal lathes.

The numerical control turning processing is the typical representative of modern manufacturing technology in manufacturing various fields, such as aerospace, automotive, dies, precision machinery, household appliances industries have more extensive application of has become an indispensable processing methods in these industries.

For the son nc machine processing qualified parts, must first according to drawings of the computation precision and requirements, etc, analyzed and determined by the components of the process, process parameters, etc., with provisions of nc programming codes and format formulate appropriate nc programs. Programming must pay attention to the specific of the nc system or machine tool, should strictly according to the machine programming handbook for programming. But from the nc machining content essentially, the numerical control system of various instructions are should actual processing process requirement set.

Because I CaiShuXueJian, lack of knowledge and experience, in the design process appears unavoidably not appropriate place, I hope each teacher to point out my mistakes and suggestion.

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Keywords: turning machining tool parts craft process of programming

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目录

第一章 绪言 ......................................................................................................................... 6 第二章 数控机床的简介 ..................................................................................................... 7

第一节 数控系统 ............................................................................................................ 7 第二节 数控加工的概念 .................................................................................................. 7 第三节 数控车床的特点 .................................................................................................. 8 第三章 手柄数控车削编程与加工 ..................................................................................... 9

第一节 数控车削加工的主要对象 .................................................................................. 9 第二节 数控车削中的加工工艺分析 .............................................................................. 9 第三节 手柄轴数控车削编程及加工的过程 .............................................................. 11 结论 ..................................................................................................................................... 14 致谢 ..................................................................................................................................... 16 参考文献 ............................................................................................................................. 17 附录 ..................................................................................................................................... 17

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第一章 绪言

本次毕业设计是学院为了提高学生的数控技术及相关技能等综合运用能力，通过毕业设计和完成毕业论文也是学院对毕业生生毕业资格的审核条件，同时也为我们以后的工作打下理论基础，本次设计是由指导老师刘老师、闫老师精心指导下和六位同学的共同协作下完成的。

数控技术是数字程序控制数控机械实现自动工作的技术。它广泛用于机械制造和自动化领域，较好地解决多品种、小批量和复杂零件加工以及生产过程自动化问题。随着科技的迅猛发展，自动控制技术已广泛地应用于数控机床、机器人以及各类机电一体化设备上。同时，社会经济的飞速发展，对数控装置和数控机械要求在理论和应用方面有迅速的发展和提高。数控加工和编程毕业设计是数控专业教学体系中构成数控加工技术专业知识及专业技能的重要组成部分，通过毕业设计使我们学会了对相关学科中的基本理论、基本知识进行综合运用，同时使对本专业有较完整的、系统的认识，从而达到巩固、扩大、深化所学知识的目的，培养和提高了综合分析问题和解决问题的能力，以及培养了科学的研究和创造能力。

数控技术不断的发展，数控技术很快会普极中国工业基地，成为工业发展的标志，数控技术的成熟也是当代科技发展的标志，所以数控技术也是国家经济的体现，中国经济正加快向新兴工业化道路发展，制造业已成为国民经济的支柱产业。先进数控技术的广泛使用，导致数控应用型人才严重短缺、作为当代的数控技术的学者我感到无比的荣幸，又感到无比的艰巨。

本毕业设计内容主要是详细叙述利用数控车床来加工零件。大致包含了数控技术特点的阐述、零件的工艺的分析过程、加工中一些问题的解决方法、数控加工过程、、数控编程、机床操作与零件自检过程等，另外还有设计说明书、参考文献、毕业设计小结、致谢、附录等部分。

设计者以严谨务实的认真态度进行了此次设计，但由于知识水平与实际经验有限，时间又较为紧迫。在设计中难免会出现一些错误、缺点和疏漏，诚请各位评审老师给于批评和指正。

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第二章 数控机床的简介

第一节 数控系统

数控系统是数控机床的核心。现代数控系统通常是一台带有专门系统软件的专用微型计算机。它由输入装置、控制运算器和输出装置等构成，它接受控制介质上的数字化信息，通过控制软件和逻辑电路进行编译、运算和逻辑处理后，输出各种信号和指令控制机床的各个部分，进行规定、有序的动作。

作为用户，在考虑数控系统的时候，最关心的是系统的可靠性、可能和优越的

性价比，因此应该考虑以下几个方面：

（1）分辨率 分辨率越高，可以清楚的进行控制，适合工业环境使用 （3）标准（基本）功能项目功能越全越好，结合机床使用而定，特别是一些自动补偿、自适应技术模块等先进的检测、监控系统：红外线、温度测量、功率测量、激光检测等先进手段的采用，将在一定程度上大大提高机床的综合性能，保证机床更加可靠精确地自动工作

（2）控制轴数和联动轴数应和购买的机床相配合，符合购买的机床情况

第二节 数控加工的概念

数控车床工作原理就是将加工过程所需的各种操作（如主轴变速、工件的松开

与夹紧、进刀与退刀、开车与停车、自动关停冷却液）和步骤以及工件的形状尺寸用数字化的代码表示，通过控制介质（如穿孔纸带或磁盘等）将数字信息送入数控装置，数控装置对输入的信息进行处理与运算，发出各种控制信号，控制车床的伺服系统或其他驱动元件，使车床自动加工出所需要的工件。所以，数控加工的关键是加工数据和工艺参数的获取，即数控编程。数控加工一般包括以下几个内容： (1)对图纸进行分析，确定需要数控加工的部分；

(2)利用图形软件（CAD/CAM UG）对需要数控加工的部分造型；

(3)根据加工条件，选择合适的加工参数，生成加工轨迹（包括粗加工、半精加工、精加工轨迹）； (4)轨迹的仿真检验； (5)生成G代码； (6)传给机床加工。

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第三节 数控车床的特点

一、具有高度柔性

在保证工件表面精度，主要取决于加工程序，它与普通机床不同，不必制造、更换许多工具、夹具，不需要经常调整机床。因此，数控机床适用于零件频繁更换的场合。也就是适合单件、小批生产及新产品的开发，缩短了生产准备周期，节省了大量工艺设备的费用。 二、加工精度高

数控机床的加工精度，一般可达到0.005～0.1mm，数控机床是按数字信号形式控制的，数控装置每输出一个脉冲信号，则机床移动部件移动一个脉冲当量（一般为0.001mm），而且机床进给传动链的反向间隙与丝杠螺距平均误差可由数控装置进行补偿，因此，数控机床定位精度比较高。

三、加工质量稳定、可靠

加工同一批零件，在同一机床，在相同加工条件下，使用相同刀具和加工程序，

刀具的走刀轨迹完全相同，零件的一致性好，质量稳定。 四、 生产率高

数控机床可有效地减少零件的加工时间和辅助时间，数控机床的主轴转速和进

给量的范围大，允许机床进行大切削量的强力切削，数控机床目前正进入高速加工时代，数控机床移动部件的快速移动和定位及高速切削加工，减少了半成品的工序间周转时间，提高了生产效率。 五、 改善劳动条件

数控机床加工前经调整好后，输入程序并启动，机床就能自动连续的进行加工，

直至加工结束。操作者主要是程序的输入、编辑、装卸零件、刀具准备、加工状态的观测，零件的检验等工作，劳动强度极大降低，机床操作者的劳动趋于智力型工作。另外，机床一般是封闭式加工，即清洁，又安全。 六、 利于生产管理现代化

数控机床的加工，可预先精确估计加工时间，所使用的刀具、夹具可进行规范

化、现代化管理。数控机床使用数字信号与标准代码为控制信息，易于实现加工信息的标准化，目前已与计算机辅助设计与制造（CAD/CAM）有机地结合起来，是现代集成制造技术的基础。

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第三章 手柄数控车削编程与加工

第一节 数控车削加工的主要对象

数控车床主要用于加工轴类、盘状类等回转体零件，通过执行数控程序，可以自动完成外圆柱面、成形表面、螺纹、端面等工序的切削加工，并能进行车操、钻孔、扩孔、铰孔等工作。

根据数控加工的特点，数控车床最适合切削具有以下要求和特点的回转体零件 ⑴. 精度要求高的回转体零件

⑵．表面形状复杂或难以控制尺寸的回转体零件 ⑶．表面粗糙度要求好的回转体零件 ⑷．带特殊螺纹的回转体零件

第二节 数控车削中的加工工艺分析

一、数控加工工艺基本特点

数控机床加工工艺与普通机床加工原则上基本相同，但数控机床是自动进行加工，因而有如下特点：①数控加工的工序内容比普通机床的加工内容复杂，加工的精度高，加工的表面质量高，加工的内容较丰富。②数控机床加工程序的编制比普通机床工艺编制要复杂些。这是因为数控机床加工存在对刀、换刀以及退刀等特点，这都无一例外的变成程序内容，正是由于这个特点，促使对加工程序正确性和合理性要求极高，不能有丝毫的差错。否则加工不出合格的零件。

在编程前我们一定要对零件进行工艺分析，这是必不可少的一步，、要对该零件进行精度分析，选择加工方法、拟定加工方案、选择合理的刀具、确定切削用量。该零件由螺纹、圆柱、圆锥、圆弧、槽等表面组成

二、确定工件的加工部位和具体内容

确定被加工工件需在本机床上完成的工序内容及其与前后工序的联系。 1.工件在本工序加工之前的情况。例如铸件、锻件或棒料、形状、尺寸、加工余量等。

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2.前道工序已加工部位的形状、尺寸或本工序需要前道工序加工出的基准面、基准孔等。

3.本工序要加工的部位和具体内容。

4.为了便于编制工艺及程序，应绘制出本工序加工前毛坯图及本工序加工图。 三、确定工件的装夹方式与设计夹具

根据已确定的工件加工部位、定位基准和夹紧要求，选用或设计夹具。数控车床多采用三爪自定心卡盘夹持工件；轴类工件还可采用尾座顶尖支持工件。由于数控车床主轴转速极高，为便于工件夹紧，多采用液压高速动力卡盘，因它在生产厂已通过了严格的平衡，具有高转速(极限转速可达4000～6000r／min)、高夹紧力(最大推拉力为2000～8000N)、高精度、调爪方便、通孔、使用寿命长等优点。为减少细长轴加工时受力变形，提高加工精度，以及在加工带孔轴类工件内孔时，可采用液压自动定心中心架，定心精度可达0.03mm。 四、确定加工方案

1.确定加工方案的原则

制定加工方案的一般原则为：先粗后精，先近后远，先内后外，程序段最少，走刀路线

最短以及特殊情况特殊处理。这些原则并不是一成不变的，对于某些特殊情况，则需要采取灵活可变的方案。如有的工件就必须先精加工后粗加工，才能保证其加工精度与质量。

2.加工路线与加工余量的关系

在数控车床还未达到普及使用的条件下，一般应把毛坯件上过多的余量，特别是含有锻、铸硬皮层的余量安排在普通车床上加工。如必须用数控车床加工时，则要注意程序的灵活安排。安排一些子程序对余量过多的部位先作一定的切削加工。 五、确定切削用量与进给量

在编程时，编程人员必须确定每道工序的切削用量。选择切削用量时，一定要充分考虑影响切削的各种因素，正确的选择切削条件，合理地确定切削用量，可有效地提高机械加工质量和产量。影响切削条件的因素有：机床、工具、刀具及工件的刚性；切削速度、切削深度、切削进给率；工件精度及表面粗糙度；刀具预期寿命及最大生产率；切削液的种类、冷却方式；工件材料的硬度及热处理状况；工件数量；机床的寿命。

切削用量包括主轴转速（切削速度）、切削深度或宽度、进给速度（进给量）等。对于不同的加工方法，需选择不同的切削用量，并应编入程序单内。

合理选择切削用量的原则是：粗加工是，一般以提高生产率为主，但也考虑经济性和加工成本；精加工进，应在保证加工质量的前提下，兼顾切削效率、经济性加工成本。具体数值应根据机床说明书、切削用量手册，并结合经验而定。

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进给量f(mm／r)或进给速度F(mm／min)要根据零件的加工精度、表面粗糙度、刀具和工件材料来选。最大进给速度受机床刚度和进给驱动及数控系统的限制。

制定加工工艺是数控车削加工的前期准备工作，工艺制定的合理与否，对程序的编制、机床的加工效率和零件的加工精度都有重要的影响。数控车削加工工艺的内容是：分析零件图样、确定工件在车床上的装夹方式、各表面的加工顺序何刀具进给路线以及切削用量的选择等。 六．刀具的选择

刀具的选择是数控加工中重要的工艺内容之一，它不仅影响机床的加工效率，而且直接影响加工质量。编程时，选刀具通常要考虑机床的加工能力、工序内容、工件材料等因素。与传统的加工方法相经，数控加工对刀具的要求更高。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，要使刀具的尺寸与被加工工件的表面尺寸和形状相适应。接合零件轮廓相对还是较复杂，所以具体选刀如下：

1、平端面可选用90°WC-Co的硬质合金外圆车刀，粗车、精车及在这里我选择一把硬质合金右端面外圆车刀，为防止在进行圆弧切削时刀具的副后刀面与工件轮廓表面发生干涉（可用作图法检验），副偏角应选择Kr′大一点的，取Kr′=40°右端面外圆车刀的材料选择及Kr′。

2、切螺纹时为了保证其螺纹刀的强度这里选用W18CrV4R高速金60°外螺纹车刀，为了保证螺纹牙深，刀尖应小于轮廓最小圆弧半径Rε，Rε=0.15～0.2mm。 七、装夹方式

工艺数控机床与普通机床一样也要全里选择定位基准和夹紧应力求设计、工艺与编程计算的基准统一，减少装夹次数，尽可能在一次定位装夹后，加工出全部待加工表面，避免采用占机人工调整式加工方案，以充分发挥数控机床的效能。装夹应尽可能一次装夹加工出全部或最多的加工表面。由零件图可分析，我应先装夹毛坯ф42mm的棒料的一端，夹紧其60mm的长度加工螺纹和ф40mm台阶。然后将棒料卸下。换头装夹ф40mm的圆柱表面，加工另一端的圆弧。这样两次装夹即可完成零件的所有加工表面，且能保证其加工要求。

第三节 手柄轴数控车削编程及加工的过程

如（附录图5-1）所示手柄轴，毛坯为φ42㎜×132㎜棒材，材料为45钢，完成手柄的数控车削。

1．根据手柄的零件图样要求、毛坯情况，确定工艺方案及加工路线

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2．选择机床设备

根据零件图样要求，选用经济型数控车床即可达到要求。故选用华中数控卧式车床。 3．选择刀具

根据加工要求，选用两把刀具，T01为粗加工刀，选90°外圆车刀，T02为螺纹刀，同时把四把刀在自动换刀刀架上安装好，且都对好刀，把它们的刀偏值输入相应的刀具参数中。 4．确定切削用量

切削用量的具体数值应根据该机床性能、相关的手册并结合实际经验确定，详见加工程序。

5．确定工件坐标系、对刀点和换刀点 6．自动方式下循环启动加工零件

7．拆除工件，将工件掉头装置，从新对刀、加工 8．编写程序（以华中数控车床为例）

按该机床规定的指令代码和程序段格式，把加工手柄的全部工艺过程编写成程序清单。该工件的加工程序如下：

程序（1） ODCBA N10 %3456 N20 T0101 N30 M03S600 N40 G00X42Z2 N50 G90X40Z-32F80 N60 X37Z-12 N70 X34 N80 X31

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N90 X28 N100 X25 N110 X22 N120 X19 N130 X16 N140 X13 N150 X10 N160 G00X8Z0 N170 G01X10Z-1 N180 G00X100Z100 N190 T0202 N200 G00X10Z3 N210 G82X9.5Z-12F1.5 N220 X9 N230 X8.5 N240 X8.5 N250 G00X100Z100 N260 M05 N270 M30

程序（2） OABCD

N10 %1234 N20 T0101 N30 M03S800 N40 G00X42Z3

N50 G71U1.5R2P010Q020X0.3Z0.1F100 N60 N010G00X0 N70 G01Z0

N80 G03X14.51Z-3.5R9.27 N90 G03X26.83Z-49.37R45.72 N100 N020G02X4OZ-100R48.16 N110 G00X100Z100 N120 M05 N130 M30

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结论

在开始做毕业设计前，我认真阅读了毕业设计指导书，对零件图进行仔细的分析，从而在设计前有一个清晰的思路，也为我的设计打下了基础，使我的开题报告能顺利的完成。开题报告完成后，接着开始进行正文的撰写，设计也就正式开始了，首先我们对零件进行了工艺分析，如毛坯尺寸大小的确定和材料的确定，选择合适的加工方案法，拟定加工方案，选择合适的夹具、刀具与切削用量的确定等。在工艺分析上，让我们巩固了在大一大二时学的机械制造、机械制图、机械设计、公差与配合、金属工艺CAD绘图等专业课程，是我更好把各专业课相结合起来去完成毕业设计。随着毕业设计做完，也将意味我的大学生活即将结束，但在这段时间里面我觉得自己是努力并快乐的。在繁忙的的日子里面，曾经为解决技术上的问题，而去翻我所学专业的书籍。经过这段时间我真正体会了很多，也感到了很多。

在两年的大学生活里，我觉得大多数人对本专业的认识还是不够,在大二上期末学院曾为我们组织了四个月的实习，为了更深入的理解并掌握大学的专业知识，加强专业技能。我选择的毕业设计课程是：工艺手柄数控车削编程与加工。通过此次的分析，让我们去复习以前的知识，在对以前学的知识进行初步系统回顾之后，大脑形成一初步的印象。各专业课之间相关联的知识也能很好的理解。

在设计中得到了老师和小组同学的指导与帮忙，非常谢谢！回顾这一个月的设计历程，太多的感想和心得是无法用文字来表达的。每次在遇到难点问题并通过自己的不断努力克服难关时，那份成就感，那种喜悦之情是别人无法体会到的。看到身边的

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同学都是那么认真投入，相互支持和鼓励的奋进，想像我们以后在工作中也会有这种拼搏的精神。

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致谢

经过这段时间的忙碌和工作，本次毕业论文已经接近尾声，作为一个专科生的毕业论文，由于经验的匮乏，难免有许多考虑不周全的地方，如果没有导师的督促和指导，以及同学们的支持，想要完成这个设计是难以想象的。

在论文写作过程中，得到了金老师的亲切关怀和耐心的指导。他严肃的科学态度，严谨的治学精神，精益求精的工作作风，深深地感染和激励着我。从课题的选择到项目的最终完成，金老师都始终给予我细心地知道和不懈的支持。多少个日日夜夜，金老师不仅在学业上给我以精心指导，同时还在思想、生活上给我以无微不至的关怀，除了敬佩金老师的专业水平外，他的治学严谨和科学研究的精神也是我永远学习的榜样，并将积极影响我今后的学习和工作。在此谨向金老师致以诚挚的协议和崇高的敬意。

在论文即将完成之际，我的心情无法平静，从开始进入课题到论文的顺利完成，有多少可敬的师长、同学、朋友给了我无言的帮助，在这里请接受我诚挚的谢意！最后还要感谢培养我长大含辛茹苦的父母，谢谢你们。

最后我还要感谢机电工程系和母校重庆科创职业学院三年来对我的栽培。

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参考文献

1．所学教材类

《数控编程》 主编 曹凤 重庆大学出版社

《数控加工工艺》 主编 刘长伟 西安电子科技大学出版社 《金属工艺学》 主编2.著作类

［1］刘国钧、王连成：《图书馆史研究》，高等教育出版社。3.网站类

卞洪元 北京理工大学出版社 附录

手柄零件图

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图5-1

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