三维数控雕刻机的设计含开题及6张CAD图

三维数控雕刻机的设计含开题及6张CAD图,三维,数控,雕刻,设计,开题,CAD XX设计（XX）开题报告 XX设计（论文）题目：三维数控雕刻机设计 学 生：　 指 导 教 师： 专 业 班 级 20XX年 4 月 3 日 1. 课题名称： 三维数控雕刻机设计 2.课题研究背景： （1） 雕刻机的起源 雕刻可以追溯到远古时期，母系氏族时期的半坡氏族文化的“人面网纹盆”便是雕刻的雏形。在我国北宋时期便发明了活字印刷，这里刻的字应属于雕刻的范畴。随着时代的发展，我国的雕刻艺术日益精湛，玉雕、象牙雕、红木雕、篆刻泥人雕等手工雕刻技术都可以堪称一绝。 传统雕刻加工业是一门技术性要求很高的手工技艺， 雕刻品的质量完全取决于雕刻师的技艺水平， 所以生产的效率低、成本高， 制品的随意性强、一致性差，严重制约了雕刻行业的发展。这使得雕刻机的产生成为必然。 上世纪90年代至今，机械雕刻获得了前所未有的发展。从最初的刻字机、刻章机再到三维雕刻机，制作工艺也日渐成熟，应用范围也日渐广泛。大到楼房建筑的装饰，小到商店门前的招牌，乃至很多产品的标识铭牌，可谓雕刻的使用无处不在。 雕刻机，顾名思义就是用机械代替人工进行雕刻的设备。 1938年世界第一台手动雕刻机在法国“嘉宝”问世，1950年“嘉宝”生产出世界第一台真正意义的电动、可缩放比例的手动雕刻机。随后美国、日本等国也开始研制。20世纪90年代，随着微电子技术的突飞猛进，直接推动微型计算机的急剧发展。微电子技术和微型计算机技术带动整个高科技群体飞速发展，从而使雕刻机产生了质的飞跃。雕刻机完成了从2D-2.5D-3D加工的变革，功能完善、性格稳定、造型美观和价格合理成为雕刻机研制的基本要求。 （2） 我国雕刻机的发展现状 伴随着人类社会的发展，雕刻行业发生着巨大的变化，现如今人们对雕刻机有了全新的认识，数控木工雕刻机、模具雕刻机、激光雕刻机等电脑雕刻加工的兴起与发展是时代发展的需要，电脑雕刻代替机械已是大势所趋。以广告业为例，许多广告行业的客户都经历过从手工刻字到使用电脑刻字机，广告雕刻机的使用实现了机械代替手工的飞跃，电脑代替了人脑，字体标准规范同时又大大提高了生产效率。 随着近年来我国制造业的迅速发展，我国的雕刻机产业也获得了良好的发展机遇，有效地促进了我国雕刻机的生产和推广应用。我国的雕刻机起步于经济型机床，随着科学技术的进步，经过十多年的发展，已形成了多个国产品牌的雕刻机，如上海洛克公司生产的啄木鸟数控雕刻机、北京精雕公司生产的精雕数控雕刻机和南京科能公司生产的威克数控雕刻机等。上述各类型雕刻机的机床本体结构较为简单，控制器大多借鉴国外新技术，采用基于高档的微控制器或PC 的数控系统，伺服部分以步进电机细分驱动为主，可获得中等控制精度，但价格比较便宜，因此整机的性价比较高，适用于精度要求不太高的普及应用场合。对高精度的雕刻加工，目前我国尚以进口数控雕刻机为主，如意大利的左拉、日本的全量等品牌的数控雕刻机。这类数控雕刻机机床本体设计刚度好、精度高，采用伺服电机驱动，加工精度高，控制系统功能全、可靠性高， 但价格昂贵，往往数倍于国产产品， 因此主要应用于模具等高精度加工场合。 （3）雕刻机在国内外的发展历史 十八世纪末，莫兹利决定使用机械工具来协助生产，之后的十六年，发明了精密的工具机，新式机床从此诞生了。从十八世纪中叶工业革命开始，外国几乎一直是机械工业的领导者。其成熟的理论、雄厚的教育，是科技进步的助推器。强大的研发实力使雕刻机的不仅在结构分析、设计，也在运动学分析、仿真等方面取得丰硕成绩，在功能、应用领域等方面也有深入的研究与实际的应用。 机电一体化产品当中，雕刻机是典型的一例，其技术是随着数控技术的发展而逐渐得到发展的。雕刻机本是铣床的缩小化产品。面对多样化的市场和个性化的需求，小型雕刻机也逐渐被细分化。尽管不同领域有着相异的应用，但就技术而言，趋于集成化。故而，从宏观的方面来说，跨领域技术的集成，推动着各领域的发展。反过来，各领域的技术有了长足的发展与进步，便会促进跨界的合作。 3课题研究意义： 研究雕刻机的目的和意义 建国六十年来，我国的机械工业虽然已经有了较大的发展，具备了一定的基础和规模，初步满足国民经济和人民生活的需要。但随着世界科学技术的迅速发展，我国机械工业的技术水平和生产能力与工业发达国家相比还存在相当大的差距。因此，在我国以新技术改造传统产业和开发高技术含量的新产品，已成为当前机械工业以至各传统产业密切关注和改革的焦点。 机电一体化技术是机械技术和电子技术的有机结合，它包括机械、电子、计算机和自动控制技术。它从系统工程的观点出发，使产品或系统实现整体优化。近年来，世界上各发达国家竞相发展机电一体化技术，以提高制造技术水平，实现生产系统向柔性化、智能化发展。机电一体化技术给传统的机械工业带来了革命性的变革和惊人的效益，使产业结构、生产方式和管理体制发生深刻的变化。机电一体化是当今世界机械工业技术和产品发展的主要趋势，也是我国机械工业发展的必由之路。 4.文献查阅概况 参考文献： [1] 林美珍,卞慰萱. YAG激光雕刻机系列(J).科技开发动态, 2003(1):25. [2] DIGRA系统与数字式电子雕刻机(J), 印刷技术2003(5):58. [3] 张策, 黄琪. 电子雕刻机雕刻头研究现状与发展(J),杭州包装工程, Vol.26 No2 2005:45-46. [4] 徐萍. CIMT2009数控雕刻机展品简评(J). 金属加工, 2009(18):18-19. [5]梅顺齐. 现代设计方法[M].武汉：华中科技大学出版社. 2009. [6] 戴金跃.基于工控机控制方式的CO2激光雕刻机的研究(J). 镇江高专学报,2010(4):26-28 [7] 安振国.吴善旺:探寻雕刻的快捷方式(J). 中国发明与专利,2011(4):94. [8] 张怡,陶骏.上海广印展——雕刻机、标示厂商参展的第一选择(J).china sign association of equipment suppliers,2008:4-5. [9]吴天强,李军.基于数控雕刻机的综合实训平台设计(J). 威宁学院学报,2010(6):36. [10]孟少农.机械加工工艺手册 .北京:北京机械工业出版社. 1998. [11]徐灏.机械设计手册 北京：北京机械工业出版社. 2001. [12]张新义. 经济型数控机床系统设计．北京：机械工业出版社. 1994 [13]王爱玲．现代数控机床结构与设计．兵器工业出版社．1999 [14]蔡厚道等.数控机床构造. 北京理工大学出版社. 2007 [15]文怀兴．数控铣床设计．化学工业出版社．2001 [16]李庆余等．机械制造装备设计．机械工业出版社2008 [17]曹甜东．数控技术．华中科技大学出版社．2001 [18]邱宣怀. 机械设计．高等教育出版社. 1997 [19]刘仁家等．机设计常用元器件手册．北京：机械工业出版社．1994 [20]王运炎等.机械工程材料 机械工业出版社 2000 文献总结：从文献中我了解到对数控加工设备小型雕刻机的发展历史、 现状以及应用前景进行了简要的概述， 分析了机电一体化、信息化、互联网、集成化、智能化等技术对于机械加工设备的重要性； 其次，介绍了小型雕刻机这一类数控加工设备在不同领域应用的特点；最后简要说明了对 小型雕刻机的研制，其结构设计和运动学分析。通过查阅资料使我对小型雕刻机有了很深的了解，这对我后面的毕业设计有了很大的帮助。 [12]徐灏.机械设计手册 北京：北京机械工业出版社. 2001. 5.设计（论文）的主要内容 一台经济型三维雕刻机的开发过程, 包括系统的总体布局、结构方案的确定、数控系统的运动方式选择、机械系统的设计过程和控制系统的设计过程以及“三维雕刻”插补算法的选择、分析和实现过程。 在设计过程中对所设计的机床原有功能基础上进行合理的绿色改造，从产品的设计开始，材料选用、制造、使用过程直至产品报废回收，形成绿色的全过程。 本设计的任务精度不很高、负载变化也不大,以经济性为主要考虑因素。 所设计的经济型雕刻机总体布局要满足以下几点基本要求： 1) 必须满足加工范围、工作精度、生产率和经济性等各种要求； 2) 确保实现既定工艺方法所要求的工件和刀具的相对位置与相对运动。在经济、合理的条件下，尽量采用较短的传动链，以简化机构，提高传动精度和传动效率； 3) 确保雕刻机具有与所要求的加工精度相适应的刚度、抗振性、热变形和噪声水平； 4) 应便于观察加工过程；便于操作、调整和维修；便于输送、装卸工件和清理；能够确保安全； 5) 结构简单，合理可靠，便于加工和装配； 6) 体积小，质量轻，节约原材料，降低制造成本，缩小占地面积，外型美观大方。 一，主轴系统的设计 1，主轴的选择：专用主轴是一套组件，它包括电主轴本身及其附件：电主轴、高频变频装置、油雾润滑器、冷却装置、内置编码器、换刀装置等。 2，控制系统：调整转速适合不同材质的工件加工。 3，刀具选择：雕刻机刀具种类繁多，需要根据不同场合，选择合适的刀具。 二，运动控制系统： 专业的雕刻机大都采用运动控制卡组成其运动控制系统。运动控制卡基于DSP芯片，是一种实时的运动控制系统，控制精度很高，但价格昂贵。自制的大都给予PC电脑进行运动控制，这类控制系统主要由运动控制软件、三轴驱动电路以及步进电机组成。 三，插补算法设计： 插补有直线插补、圆弧插补、抛物线插补和螺旋线插补等多种方式。直线插补算法简单, 比较适合应用于单片机系统。传统的几种直线脉冲增量插补算法每次定时中断只对一个或最多两个坐标进行插补, 不仅效率低下, 精度也不高,三维雕刻机上运用效果不太理想。因此, 要实现三坐标控制三坐标联动, 使之能够兼顾雕刻的速度和精度, 就需要一种新的插补算法。 例如，采用的是基于Bresenham 算法的直线脉冲增量插补方法, 在三维情况下生成空间直线。同传统的几种直线脉冲增量差补算法相比, 基于Bresenham 算法的直线脉冲增量插补方法具有以下优点: 1) 插补效率高。由于该算法可以在一次定时中断中同时对三个坐标进行计算处理, 因此效率大大提高了; 2) 插补误差小。对于二维直线,最大理论误差为0. 5; 对于三维直线, 最大理论误差为2/ 2, 即0. 707 。 6.设计（论文）提交形式 1，雕刻机总装配图1张； 2，零件图若干张； 3，设计计算说明书1份。 7. 进度安排 第四周 收集资料，阅读文献 第五周 编制开题报告； 第六周 外文翻译； 第七周 总体方案设计； 第八周 雕刻机基本理论分析； 第九周 雕刻机的整体结构设计； 第十周 雕刻机主要部件的设计； 第十一周 零件受力分析与计算和强度校核； 第十二周 总装图草图的绘制； 第十三周 总装图的绘制； 第十四周 零件图的绘制； 第十五周 检查设计，准备编写说明书对设计中的错误进行修正； 第十六周 整理说明书； 第十七周 编写设计计算说明书，形成毕业设计全部文件，准备答辩； 第十八周 毕业答辩。 8. 指导教师意见 签名： 20 年 月 日