毕业设计（论文）开题报告-雕刻机AB轴结构设计

河北联合大学本科毕业论文开题报告题目：五轴立体雕刻机A B轴系统设计 学 院： 机械工程学院 专 业： 机械设计制造及其自动化班 级： 姓 名： 学 号： 指导教师： 2013年 03 月 16日一题目来源背景（现状、前景）建国五十年来，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，初步满足同民经济和人民生活的需要。但是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相比于发达国家还存在较大的差距。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，已成为目前机械行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。雕刻机作为传统机械工业的一个分支也由手工发展到智能的过程。机电一体化技术对雕刻机的发展产生了深远的影响。随着微电子技术和微型计算机的高速发展，数控雕刻机的应用越来越广泛。机电一体化广泛地综合了机械、微电子、信息、传感测试、电力电子、信号变换和软件编程等技术，并将这些技术有机的结合成一体，它是当今世界机械产业技术和产品发展的主要趋势。数控雕刻机出现至今已有五十余年年，从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、日本和法国等国也开始研制。 20世纪90年代，随科技、特别是微电子、计算机技术的进步而不断发展。美、德、日三国是当今世上在数控机床科研、设计、制造和使用上，技术最先进、经验最多的国家。目前在雕刻机领域我国尚以进口数控雕刻机为主，如美国的“雕霸”、日本的“御牧”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、运行精度高，采用伺服电机驱动，加工精度高，控制系统功能全面，可靠性好，然而价格昂贵，往往数倍于国产同类产品，因此主要应用于模具等高精度加工场合。现阶段我国通过引进并合作生产先进数控雕刻机，使设计、制造、使用水平大大提高，缩小了与世界先进技术的差距。通过利用国外先进元部件、数控系统，开始能自行设计、研究及制造高速、高性能、五面或五轴联动加工的数控雕刻机，供应国内市场的需求。但对于关键技术的试验、消化、掌握及创新的水平却仍旧落后。至今许多重要功能部件、自动化刀具、数控系统仍依靠国外技术支撑，不能独立发展，基本上处于从仿制走向自行研发阶段，与同属亚洲国家的日本在数控雕刻机方面仍旧存在很大差距。存在的主要问题包括：严重缺乏各方面专家人才和熟练技术工人；缺少深入系统的科研工作；元部件和数控系统不配套；企业间缺乏合作精神，基本上孤军作战，虽然厂多人众，但难以形成合力推动技术发展和实际意义上的突破。三维立体雕刻机作为一种典型的机电一体化产品，具有生产柔性大、生产周期短、精度高、模块化程度高、扩展性强、稳定性好等诸多优点，在生产实验、产品开发、模具制造、广告制作等行业具有较大的市场前景，甚至在某些方面弥补了现代快速成型技术的局限性，发展前景广阔。可以大大缩短产品加工时间，改善加工方法，优化复杂产品的加工精度，提高加工效率，便于产品的快速成型。三维机械雕刻机在广告制作行业模具生产行业具有较大的市场前景。数控雕刻机作为制造业一个有力工具，有着非常广阔的发展前景，随着计算机技术、电机技术、机械技术等各个科学技术的发展，数控雕刻机的功能将同益强大，性能将更趋稳定。雕刻机发展趋势总结如下： 1、精密化控制部分和机械部分精度的提高将极大地提高雕刻系统的精度，控制部分将向闭环伺服力向发展，通过反馈调整做到误差补偿，从而可以人幅度提高精度，机械部分将采用更高精度的滚珠丝杠和驱动电机，同时装配工艺的提高也将迸一步提高系统的精度。2.计算机信息化软件程序化系统是发展必然趋势。简化硬件结构，依靠和发挥软件技术优势，提高系统性能，降低成本，加快产品开发生产周期。3.柔性化提高产品应用功能的灵活性，适应用户多样化的使用要求。4.智能化配备各种传感器和信息获取通道，直接感受环境信息，建立和利用知识库与推理机构成专家系统，进行逻辑推理和经验推理，使系统能自动根据周围环境作出自适应处理并具有自学习功能，在复杂环境下进行高质量高效率地工作。5、高效化高性能运动控制技术如DSP技术、32位单片机等的发展，驱动电机性能的提高，刀具性能的提高，采用规范的软件开发技术等等，都将会推动数控雕刻系统向着高速、高效、高可靠性的方向发展。 6.节能化采用电力电子驱动和电子控制系统的最佳调节控制，提高产品的能源利用率，可大幅度降低能源消耗。二、设计方案（含设计主要内容、方法手段及预期达到的目标等）主要设计内容包括：完成立体雕刻机A B轴（前后方向及左右方向）的设计，包括雕刻机的A B轴的结构设计、运动形式方案的设计等及相关运动参数的选择确定和最终产品的加工水平的控制。1. 学习和借鉴国内外研究的产品技术，根据设计要求和原始资料进行初步的计算；查找相关资料并阅读，数控雕刻机现有产品现状的调研及市场分析并最终确定结构方案；2.雕刻机的机械结构的设计，主要包括总体结构、主运动方案、进给运动方案、刀具方案等的确定以及雕刻机的A B轴左右两个方向的结构设计，运动形式方案设计等；3. 数控雕刻机的机械系统的设计计算，包括A B轴主运动系统的设计计算、进给运动系统的设计计算、相关结构的强度、刚度、振动稳定性等设计准则的计算、切削力、切削扭矩和切削功率的设计计算并对以上计算结果进行校验；4.充分运用计算机绘图来绘制A B轴方向工程图以及相关零件图； 5. 数控雕刻机步进电机的选择；预期达到的目标：通过伺服电机运动控制A B轴方向的运作移动和转动带动刀具左右方向的旋转运动以及工件的旋转运动，以达到三维立体雕刻的目的，使设计雕刻机能够雕刻小型模具或模型，切削亚克力等中等硬度的材料，整个系统设计满足运动精度要求，变形量在允许范围内，以期达到雕刻工件预期的形状精度要求。三、进度安排 第 1-3 周 下达任务书，对有关文献进行检索，查阅资料，进行市场调研，对数控雕刻机市场产品情况进行调研及市场分析然后撰写开题报告。 第 4-6 周 同学相互配合分析雕刻机的结构原理及工作过程，对雕刻机整体和 A B轴进行初步设计。 第7-8周 对数控雕刻机的若干细节地方进行设计并撰写中期报告。 第9-12周 同学相互配合实现整体设计，完成A B轴系统全面设计。 第13-14周用AutoCAD绘制AB轴系统的装配工程图样及零件图。 第15周 进行毕业论文写作，提交论文初稿及最终完成论文终稿并打印。 第16周 检查整个设计过程，提交毕业设计资料，写好答辩讲稿，并做好PPT准备答辨，进行毕业答辩。 4、 主要参考文献1 现代机械传动手册编辑委员会现代机械传动手册北京：机械工业出版社，1995.4；2 赵松年，张奇鹏机电一体化机械系统设计北京：机械工业出版社，1996.6；3 孙恒,周百令.机械设计M. 北京：高等教育出版社，2009.4 李继祥,周功成,易瑔. 稳像观察镜Z轴测量图像采集光学系统设计J. 装甲兵工程学院学报,2006,03:31-33. 5 刘雄伟. 数控加工理论与编程技术-2.北京：机械工业出版社，2000.3；6 成大先机械设计手册机械传动M北京：化学工业出版社，2004:20977 唐荣锡.CAD/CAM技术. 北京：北京航空航天大学出版社，1994；8 孙家广. 计算机图形学M. 北京：清华大学出版社，1998.9；9 谭建成电机控制专用集成电路.北京：机械工业出版社，2002.310 郭福坤. 多轴控制用新型数控系统的研究与应用D.华南理工大学,2010.11 白恩远，王俊元，孙爱国现代数控机床伺服及检测技术M第2版，北京：国防工业出版社，200512 李善术数控机床及其应用M.北京：机械工业出版社，2004：37-10213 范大鹏，范世珣，鲁亚飞，张连超数控机床高性能传动部件控制技术的研究进展M北京：中国机械工程出版社，2011：178-18514 魏福贵，李运生高速数控车床进给系统主要零件受力分析M上海：自动化加工技术出版社，2011：157315 H odd D. MortonEmbedded MicrocontrollersPearson Education North Asia Limited,2001； 16 Nick P .Manos，Sanjeev Bedi，Dan Miller，Stephen MannSingle contr