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毕毕 业业 设设 计计 论 论 文 文 题 目 电梯吊顶 RS 034 的加工工艺设计 系 分院 机 电 系 专业 数控技术 姓 名 沈 丹 指导教师 贾 相 武 2009 年 4 月 18 日 浙江交通职业技术学院机电系数控技术专业毕业设计说明书 1 摘要摘要 装备制造业是为国民经济和国防建设提供各类技术装备的制造业 具有 产业关联度高 带动能力强和技术含量高等特点 是一个国家和地区工业化水 平与经济科技总体实力的标志 随着制造业信息化的深入 Auto CAD 软件在电 梯行业中的应用也越来越广泛 不仅产品设计使用 Auto CAD 而且已推广到工 艺装备设计 分析计算 CAE NC 程序后处理 CAM 辅助工艺编制 CAPP 等方面 本文主要运用 CAD 绘制电梯吊顶的平面零件图 然后根据图纸确定吊 顶的工艺流程和工艺要求 其中包括吊顶的剪裁 冲裁 折弯 焊接等一系列 工艺要求 再详细的介绍整个吊顶的加工过程 如吊顶是如何剪裁的 如何冲 裁的 如何折弯的 各个零部件是怎么拼接的等 最后还简单概述了吊顶成型 后的检验和包装过程 关键词 关键词 CAD 绘图 剪裁 冲裁 折弯 焊接 浙江交通职业技术学院机电系数控技术专业毕业设计说明书 2 目 录 前 言 3 1 工艺 4 1 1 1 工艺流程 4 1 2 工艺要求 5 2 吊顶的加工制造 5 2 1 剪裁 5 2 2 冲裁 8 2 3 折弯 11 2 4 组装 14 3 质检和包装 18 3 1 质检 18 3 2 包装 19 4 总结 20 参考文献 20 致谢 21 附录 吊顶组装图和吊顶各零部件图 21 浙江交通职业技术学院机电系数控技术专业毕业设计说明书 3 前 言 电梯作为垂直方向的交通工具 在高层建筑和公共场所已经成为重要的建筑设备而不 可或缺 因此电梯装潢方面发展得也很快 它一方面大量采用新颖的装潢材料 其中如铝 钢复合材料 涂塑钢板 各种类型不锈钢板 石材 木材和钢化玻璃等 还辅以特殊的表 面处理工艺 油漆工艺 喷塑工艺及镶拼贴装工艺等 另一方面则在改变轿厢的造型和照 明设计 操纵箱设计和轿厢层楼显示设计等方面下功夫 同样也包括上面二者的有机结合 本次毕业设计吊顶的加工工艺与设计也是电梯装潢的一部分 同时也和所学专业有着 一定的联系 我们知道数控技术和数控装备是制造工业现代化的重要基础 这个基础是否 牢固直接影响到一个国家的经济发展和综合国力 关系到一个国家的战略地位 因此 世 界上各工业发达国家均采取重大措施来发展自己的数控技术及其产业 而在我国 数控技 术与装备的发展亦得到了高度重视 近年来也取得了相当大的进步 特别是在通用微机数 控领域 以 PC 平台为基础的国产数控系统 已经走在了世界前列 而在本设计中选用的是 数控冲床 与传统的手工冲床相比 数控冲床要安全的多 方便的多了 本文用了较大篇 幅对数控加工过程做了详细的描述 本设计主要应用 CAD 绘制出零件图 用剪板机 折弯 机 数控冲床进行板材加工 然后运用焊接工艺进行拼接和组装 图 1 所示为本设计的组 装图 浙江交通职业技术学院机电系数控技术专业毕业设计说明书 4 图 1 吊顶组装图 1 工艺 1 1 工艺流程 工艺流程指工业品生产中 从原料到制成成品各项工序安排的程序 也称 加 工流程 或 生产流程 简称 流程 以下是本设计的工艺流程图 浙江交通职业技术学院机电系数控技术专业毕业设计说明书 5 检 验 部 件 组 装 组 装 表面处理 理 检 验 检 验 产 品 包 装 装 配 包 装检 查 检 验 检 验 外购件 检 验 图 2 工艺流程图 1 2 工艺要求 1 剪 折 冲的工艺要求 下料不能出现平行四边行现象 矩形对角线误差 1 0mm 下料尺寸误差应保持在 0 5mm 以内 折弯应符合图纸要求 图纸未标明度数尺寸 默认为 90 折弯宽度尺寸误差应保 持在 0 5mm 以内 装饰板宽度尺寸误差应保持 0 1mm 零 件 加 工 冲 孔 折 弯 下 料 浙江交通职业技术学院机电系数控技术专业毕业设计说明书 6 冲孔应符合图纸要求 2 焊接工艺要求 焊接须牢固 不应有脱焊 虚焊现象 焊接后应除去焊渣 正面应打磨平整 焊接不应有变形 扭曲现象 托架拼接处应满焊 焊接高度 5mm 焊接轿底加强筋时 焊接间距 120mm 150mm 焊接长度 25mm 焊接高度 3mm 焊接轿顶加强筋时 焊接间距 120mm 150mm 焊接长度 25mm 焊接高度 3mm 加强 筋与加强筋对接处 上表面不应焊接 下端和立面须焊接牢固 轿底 轿顶焊接后 表面平整度误差应保持 2 0mm 上下罩焊接时 光割得直板与外围板应点焊 焊接间距 30mm 40mm 上下罩的宽度 尺寸焊接误差应保持 1 0mm 2 吊顶的加工制造 2 1 剪裁 剪裁通俗的说就是用剪板机剪切各种材料 剪板机可以分为以下几类 1 剪板机按剪刀的形状分为直刀剪板机和圆盘刀剪板机 直刀剪板机按构造分为龙门剪板机和喉口剪板机 圆盘刀剪板机按构造分为圆盘剪板机 滚剪机 多圆盘剪板机和旋转式修边剪板机 2 按刀架的运动轨迹分类 刀架沿着垂线运动 由于没有前倾角 因此上刀片断面必须加工成菱形 故只有两 个刃 四个刃的矩形刀片也可用 但剪切质量差 这种刀架剪切的断口与板面不成直角 刀架沿着前倾线 与垂线夹角为 1 30 2 运动 上刀片断面可加工成矩形 具 有四个刀刃 剪切的断口基本上与板面成直角 刀架沿着圆弧线摆动 剪切刀片断面宜加工成菱形 故只有两个刀刃 由于上刀片 在剪切过程中略有前倾 因此剪切质量与刀架沿着前倾线运动的相仿 刀架沿圆弧线摆动 前倾角可达 300 因此可以剪出焊接坡口 3 按传动的方式分类 浙江交通职业技术学院机电系数控技术专业毕业设计说明书 7 剪板机按传动的方式分为 机械传动剪板机和液压传动剪扳机 本厂使用的是 QC12Y 6 型液压摆式剪板机 该机器采用钢板焊接结构 液压传动 氮气回程缸回程 工作平稳可靠 机器体积小 重量轻 钢性好 而且可以随意调整刃口间隙 该机器还设有前后挡料 前挡料采用标尺 记数 挡块定位 后挡料采用机械传动 转数器显示数值 并能手动微调 可无极调节上 刀架的行程量 以提高剪切短板料的效率 机器还装有防护栅 保证了操作安全 该机器用于剪切厚度分别为 0 5 4mm 0 5 6mm 宽度分别为 3200 4000 的钢板 因此 本厂的材料都是在这个范围之内的 所以在剪裁之前先要根据板材的尺寸和实际吊顶的尺 寸计算出最合理的剪裁方法 以下是本设计的剪裁过程 首先确定制作这个吊顶的材料是发纹不锈钢 这种板材的尺寸分别是 长 2800mm 宽 1220mm 厚度 1 0mm 然后根据吊顶图 图纸另附 的尺寸开始剪裁 1 根据发纹不锈钢的纹理 这种不锈钢是有纹理的 所以剪的时候要考虑这点 其 他的不锈钢就不用考虑这点了 把板放上剪板机 等一切准备就绪之后再根据图 3 1 的方 法以 a b 为基面开始剪竖装饰板的材料 成形后板材的尺寸为 1450 517mm 共两块 2 由于第一块板料的余料不足 所以横装饰板要重新用一块 2800 1220mm 的板材 然后再采用同一种方法开始剪裁 成形后板材的尺寸为 1547 267mm 共两块 如图 3 2 所示 3 用横装饰板的余料剪导风板的材料 成型后板材的尺寸为 1400 144mm 共两块 如图 3 3 所示 浙江交通职业技术学院机电系数控技术专业毕业设计说明书 8 图 3 剪裁顺序图 浙江交通职业技术学院机电系数控技术专业毕业设计说明书 9 2 2 冲裁 数控加工技术是现代制造业的典型代表 在制造业的各个领域 如航空航天 模具 精密机械 家用电气等有着日益广泛的应用 已成为这些行业中不可缺少的加工手段 数控机床通常由控制系统 伺服系统 检测系统 机械传动系统及其他辅助系统组成 控制系统用于数控机床的运算 管理和控制 通过输入介质得到数据 对这些数据进 行解释和运算并对机床产生作用 伺服系统根据控制系统的指令驱动机床 使刀具和零件 执行数控代码规定的运动 检测系统则是用来检测机床执行件 工作台 转台 滑板等 的 位移和速度变化量 并将检测结果反馈到输入端 与输入指令进行比较 根据其差别调整 机床运动 机床传动系统是由进给伺服驱动元件至机床执行件之间的机械进给传动装置 辅助系统种类繁多 如 固定循环 能进行各种多次重复加工 自动换刀 可交换指定刀具 传动间隙补偿机械传动系统产生的间隙误差 等等 数控冲床就是由计算机控制工件断续推进 工件停止时控制冲头做一次往复行程至上 止点 再控制工件推进一步 步骤连续循环 并可根据需要调整级进速度等 本次设计的 冲板就是用多工位数控冲床加工的 以下是基本操作方法 先开机再复位 然后通过控制盘插入一个新程序 首先用数字 字母键确定新程序的名称 用箭头键移至 ENTER 确认 在输入名称后 可以看到一张板料 尺寸确定表 装载位置 所示的数值是机床定位销与板料边缘夹紧器的距离 完成这一系 列的设置后就产生了一个新程序 夹紧器位置会根据板料尺寸自动计算 以下是本次毕业设计的冲板程序 我们要根据画好的图纸进行编程 图纸另附 1 竖装饰板的冲板程序 输入板材 长 1450 宽 517 厚 1 如图 4 1 所示 找到圆形图像 输入 X 125 Y 12 5 并选用 4 5mm 的模具 如图 4 2 所 示 找到转换程序 输入 X 600 复制数量 2 如图 4 3 所示 找到长方形程序 输入 X 145 Y 203 5 长 200 角度 90 模具编号 15 旋转角度 0 如图 4 4 所示 找到转换程序 输入 X 58 复制 20 如图 4 5 所示 找到长方形程序 输入 X 0 Y 465 角度 0 长 80 如图 4 6 所示 浙江交通职业技术学院机电系数控技术专业毕业设计说明书 10 找到长方形程序 输入 X 80 Y 465 角度 90 长 52 如图 4 7 所示 找到镜像程序 输入板长的一半 角度 90 选中 所编程序 如图 4 8 所示 图 4 竖装饰板冲孔过程图 2 横装饰板冲板程序 输入板材 长 1547 宽 267 厚 1 如图 5 1 所示 找到圆形图像 输入 X 112 5 Y 12 5 并选用 10mm 的模具 如图 5 2 所 示 使用转换程序 输入 X 1322 Y 0 复制数量 1 如图 5 3 所示 浙江交通职业技术学院机电系数控技术专业毕业设计说明书 11 图 5 横装饰板冲孔过程图 3 导风板冲板程序 输入板材 长 1400 宽 144 厚 1 如图 6 1 所示 找到圆形程序 输入 X 100 Y 12 5 并选用 4 5mm 的模具 如图 6 2 所示 使用转换程序 输入 X 600 Y 0 复制数量 2 如图 6 3 所示 图 6 导风板冲孔过程图 2 3 折弯 折弯通俗的说就是用折弯机折弯金属材料 浙江交通职业技术学院机电系数控技术专业毕业设计说明书 12 本厂的折弯机是 WC67Y 型液压板料折弯机 该机器对折弯金属板料具有较高的劳动生产率和较高的工作精度 折弯不同厚度的板 料时 应选择下模不同开口尺寸的 V 型槽 选择 V 型槽开口尺寸一般应大于 8 倍板料厚度 采用不同形状的上下模具 可折弯成各种形状的工件 由板料折弯力表或折弯力计算公式 可算出折弯力 滑块行程一次折弯成型 经过多次折弯即可获得较复杂形状的工件 该机器采用钢板焊接结构 具有足够的强度和刚度 它的液压传动可保证工作时不因 板料厚度变化或下模 V 形槽选择不当而引起严重超载事故 同时还具有工作平稳 操作方 便 噪音小 安全可靠等特点 本次设计的横装饰板 竖装饰板和导风板都要用折弯机加工制造 1 根据图纸制定好折弯的顺序 然后把已经剪好 冲好的竖装饰板料放上折弯机 再 根据角度和尺寸分别调整好折弯力和折弯数值后 开始折弯 本设计的折弯角度是 90 所以折弯力要调到 3307KN 而输入的折弯数值要比图纸上的尺寸小 1mm 由 于板厚是 1mm 折弯的时候要去掉一个板厚 所以折的时候要比图上尺寸小 1mm 如图 7 1 为折弯的顺序和尺寸图 2 由于材料相同 角度相同 板厚相同 折弯的形状也相同所以采用同一种方法折弯 横装饰板 如图 7 2 所示 3 把已经剪好 冲好的导风板材料折弯成形 由于导风板的角度是 161 所以折弯 力要改为 3352KN 其他的由于材料一样所以方法差不多 顺序和尺寸如图 7 3 所 示 浙江交通职业技术学院机电系数控技术专业毕业设计说明书 13 图 7 吊顶折弯图 浙江交通职业技术学院机电系数控技术专业毕业设计说明书 14 2 4 组装 拼接 组装的第一步就是拼接 首先把已经成形的横装饰板和竖装饰板用 AB 胶固定 如果 是中间通风的吊顶还要拼接带有通风口的部件 但由于本设计是两边通风的 所以这一部 就可以省略了 本来还要把两边的导风板拼接上去的 但是为了方便接下来的焊接和装饰 所以只能把这一步放到最后去了 焊接 本厂的焊接方法主要是采用保护焊中的氩弧焊 氩弧焊又称氩气体保护焊 就是在电弧焊的周围通上氩弧保护性气体 将空气隔 离在焊区之外 防止焊区的氧化 氩弧焊按照电极的不同分为 熔化极氩弧焊 和非熔化极氩弧焊 两种 1 非熔化极氩弧焊的工作原理及特点 非熔化极氩弧焊是电弧在非熔化极 通常是钨极 和工件之间燃烧 在焊接电弧周 围流过一种不和金属起化学反应的惰性气体 常用氩气 形成一个保护气罩 使钨极 端头 电弧和熔池及已处于高温的金属不与空气接触 能防止氧化和吸收有害气体 从 而形成致密的焊接接头 其力学性能非常好 2 熔化极氩弧焊的工作原理及特点 焊丝通过丝轮送进 导电嘴导电 在母材与焊丝之间产生电弧 使焊丝和母材熔化 并用惰性气体氩气保护电弧和熔融金属来进行焊接的 它和钨极氩弧焊的区别 一个是 焊丝作电极 并被不断熔化填入熔池 冷凝后形成焊缝 另一个是采用保护气体 随着 熔化极氩弧焊的技术应用 保护气体已由单一的氩气发展出多种混合气体的广泛应用 如 Ar 80 CO2 220 的富氩保护气 通常前者称为MIG 后者称为 MAG 从其操作方 式看 目前应用最广的是半自动熔化极氩弧焊和富氩混合气保护焊 其次是自动熔化极 氩弧焊 熔化极氩弧焊与钨极氩弧焊相比 有如下特点 1 效率高 因为它电流密度大 热量集中 熔敷率高 焊接速度快 另外 容易引 弧 2 需加强防护 因弧光强烈 烟 大 所以要加强防护 3 保护气体 浙江交通职业技术学院机电系数控技术专业毕业设计说明书 15 1 最常用的惰性气体是氩气 它是一种无色无味的气体 在空气的含量为 0 935 按体积计算 氩的沸点为 186 介于氧和氦的沸点之间 氩气是 氧气 厂分馏液态空气制取氧气时的副产品 我国均采用瓶装氩气用于焊接 在室温时 其充装压力为15MPa 钢瓶涂灰色漆 并标有 氩气 字样 纯氩的化学成分要求为 Ar 99 99 He 0 01 O2 2 0 0015 H2 2 0 0005 总碳量 0 001 水分 30mg m3 3 氩气是一种比较理想的保护气体 比空气密度大25 在平焊时有利于对焊接 电弧进行保护 降低了保护气体的消耗 氩气是一种化学性质非常不活泼的气体 即使 在高温下也不和金属发生化学反应 从而没有了合金元素氧化烧损及由此带来的一系列 问题 氩气也不溶于液态的金属 因而不会引起气孔 氩是一种单原子气体 以原子状 态存在 在高温下没有分子分解或原子吸热的现象 氩气的比热容和热传导能力小 即 本身吸收量小 向外传热也少 电弧中的热量不易散失 使焊接电弧燃烧稳定 热量集 中 有利于焊接的进行 氩气的缺点是电离势较高 当电弧空间充满氩气时 电弧的引燃较为困难 但电弧 一旦引燃后就非常稳定 4 氩弧焊的缺点 1 氩弧焊因为热影响区域大 工件在修补后常常会造成变形 硬度降低 砂眼 局部退火 开裂 针孔 磨损 划伤 咬边 或者是结合力不够及内应力损伤等缺点 尤其在精密铸造件细小缺陷的修补过程在表面突出 在精密铸件缺陷的修补领域可以使 用冷焊机来替代氩弧焊 由于冷焊机放热量小 较好的克服了氩弧焊的缺点 弥补了 精密铸件的修复难题 2 氩弧焊与焊条电弧焊相比对人身体的伤害程度要高一些 氩弧焊的电流密度 大 发出的光比较强烈 它的电弧产生的紫外线辐射 约为普通焊条电弧焊的5 30 倍 红外线约为焊条电弧焊的1 1 5 倍 在焊接时产生的臭氧含量较高 因此 尽 量选择空气流通较好的地方施工 不然对身体有很大的伤害 氩弧焊的应用 氩弧焊适用于焊接易氧化的有色金属和合金钢 目前主要用Al Mg Ti 及其 合金和不锈钢的焊接 适用于单面焊双面成形 如打底焊和管子焊接 钨极氩弧焊还 适用于薄板焊接 浙江交通职业技术学院机电系数控技术专业毕业设计说明书 16 保护焊参考参数 焊丝直径 mm 板厚 mm 焊接电压 V 焊接电流 A 0 8 1 218 2180 100 1 0 3 521 24100 140 氩弧焊不锈钢焊接参数 板厚 mm 钨极直径 mm 焊丝直径 mm 焊接电流 A 间隙大小 mm 坡口条件 0 4 1 0 1 6 1 0 8 20 1 1 2 0 6 1 0 1 6 1 0 20 40 1 1 2 1 0 1 0 1 6 1 6 30 60 1 1 2 1 6 1 6 2 4 1 6 60 100 1 2 2 4 1 6 2 41 6 2 4100 160 1 2 坡口条件 1 2 图 8 坡口图 我们在焊接的时候先要根据上面的参数搭配好 然后在需要焊接的地方进行加工 本 设计需要焊接的地方不多 只要在横装饰板和竖装饰板的拼接处辅以焊接就可以了 但也 不可以马虎 焊接须牢固 不应有脱焊 虚焊现象 焊接后应除去焊渣 正面应打磨平整 等 本厂主要采用磨光机对电梯表面的焊接处进行表面加工 要求表面打磨平整 无刮伤 划伤现象 总之焊接时一定要按照焊接工艺要求来加工 装饰 浙江交通职业技术学院机电系数控技术专业毕业设计说明书 17 焊接打磨之后吊顶架就已经基本完成了 还差最后一步装饰 根据图纸 我们可以看 到这个吊顶要装饰的东西有透光板 水晶条和日光灯 透光板是由 5mm 的透明有机板和 1 8mm 的灯白透光板用黑色海绵双面胶黏结而成的 所以首先要根据图纸的尺寸 929 1319mm 把这两块板剪好 然后根据图纸在灯白透光板 的四周分别贴上 10 0 8mm 的黑色海绵双面胶四条 再分别在距离四边 150mm 的地方贴上 18 0 8mm 的黑色海绵双面胶四条 在贴的时候要注意它的平整度 如果有重叠在一起的 地方就要把上面那一层的双面胶切除 最后把透明有机板黏上去后 吊顶的透光板就完成 了 水晶条是装在竖装饰板上的 根据图纸 需要外购 42 条水晶条 装的时候要分别把 水晶条放进冲好的方孔内 然后在它们的搭接处用 AB 胶黏住 如果想让它再牢固一点的话 就可以在反面用 AB 胶再黏一层透光板 最后配 4 只螺杆 M8 100 16 只六角螺母 M8 16 只平垫圈 8 只弹性垫圈 8 4 套 220V 30W 日光灯 完成这一系列步骤之后整个吊顶就加工完成了 图 9 为本设 计吊顶成型后的效果图 图 9 吊顶效果图 浙江交通职业技术学院机电系数控技术专业毕业设计说明书 18 3 质检和包装 3 1 质检 序号检验项目重要度标准要求检验方法检验比例 包装箱材料 B 包装箱结构 B 包装箱装订 B 1 包 装 检 验包装箱标识 B 包装应满足长途运输 反复搬运而不受损坏 材料按 QZ824 01 进货 检验规范 目测 测 量 逐个检验 型号 规格 出厂编号 A 外标识型号 规格是否 与订单一致 目测全检 装配后表面质 量 A 可见部分表面及装饰应 平整 不应有明显的凹 进或凸出 有保护膜保 护的表面应保持保护膜 完好 不应有划伤碰伤 目测全检 导风装置 A 必须设置风机导风装置 按图纸 目测 测 量 全检 焊接和拼接质 量 A 按照 QZ751 02 电梯吊 顶制作工艺 目测全检 灯罩 透光板 灯饰 A 透光均匀柔和 不应有 夹杂色或忽明忽暗光斑 目测全检 钣金折弯角 A 折弯角与平板对接时 平板应低于折弯圆角 目测全检 颜色标准 A 颜色要求应符合标准色 板要求 目测全检 外型尺寸 A 符合订单的要求测量全检 2 吊 顶 装 潢 主 要 指 标 检 验 附件 A 符合订单的要求清点全检 安装说明书 B 按照湖州日新电梯装潢 厂的安装说明书执行 清点全检 配置清单 B 按照湖州日新电梯装潢 厂的配置清单执行 清点全检 3 随 机 文 件 合格证 B 按照湖州日新电梯装潢 厂的合格证执行 清点全检 4 备 注 1 重要程度 A 为重要 B 为次要 2 对于客户特殊要求的电梯吊顶 按实际的要求文件通知为准 3 对于外出装潢 所有构件不允许湖州日新电梯装潢厂的商标及相关标识 质检程序 1 过程检验和试验 浙江交通职业技术学院机电系数控技术专业毕业设计说明书 19 过程产品检验对象 零部件 过程检验依据 图纸 检验 a 专职检验员按检验计划的规定 对各种过程产品进行检验 b 操作工应对首件做好检验工作 专职检验员做好巡检工作 2 最终检验和试验 最终检验对象 电梯吊顶 最终检验依据 QZ824 03 电梯吊顶装潢检验规范 图纸 合同要求 检验 品管部的检验员按检验计划的要求到成品待检区进行检验 检验时 检验员按检验计 划并按成品检验规范中的方法和规定的出场检验项目 对被检验的电梯吊顶进行检验 并 在电梯吊顶相应的出厂检验记录上做好记录 以提供电梯吊顶的质量符合规定要求的依据 3 2 包装 在产品检验合格后 就可以实行最后一道工序产品包装了 本厂的产品都以塑料薄膜 为小包装 以木箱为大包装 木箱上应标有产品的型号 规格 生产厂家等标识 也就是 装箱单 本设计的装箱单如下 浙江交通职业技术学院机电系数控技术专业毕业设计说明书 20 湖州日新电梯装潢厂 规格型号 RS 034 1550 1450 名称数量 吊 顶1 套 吊杆螺丝4 个 日光灯4 套 把做好的装箱单分配下去后 就可以制作木箱了 木箱的长和宽都要比吊顶的尺寸大 40mm 而高要比吊顶高 60 80mm 因此做好的木箱尺寸为 1590 1490 216mm 最后把用 塑料薄膜装好的吊顶放进木箱里就可以出货了 4 总结 毕业设计是我们学业中的很重要的一个环节 是验证我们两年所学的知识的一种方