激光开题报告

1 / 10 激光开题报告 华东交通大学理工学院 本科生毕业设计 开题报告 题目： YM-1212 多功能数控激光切割机 分 院： 机电分院 专 业： 机械设计制造及其自动化 班 级： 学 号： 姓 名：指导教师： 填表日期：月 一、 选题的依据及意义： 激光被誉为二十世纪最重大的科学发现之一，它刚一问世就引起了材料科学家的高 度重视。 1971 年 11 月，美国通用汽车公司率 先使用一台 250W CO2 激光器进行利用激光 辐射提高材料耐磨性能的试验研究，并于 1974 年成功地完成了汽车转向器壳内表面激光淬火工艺研究，淬硬部位的耐磨性能比未处理之前提高了 10 倍。这 是激光表面改性技术的首次工业应用。多年以来，世界各国投入了大量资金和人力进行 激光器、激光加工设备和激光加工对材料学的研究，促使激光加工得到了飞速发展，并 2 / 10 获得了巨大的经济效益和社会效益。如今在中国，激光技术已在工业、农业、医学、军 工以及人们的现代生活中得到广泛的应用，并 且正逐步实现激光技术产业化，国家也将 其列为“九五”攻关重点项目之一。“ 二、 国内外研究现状及发展趋势： 激光切割机是光、机、电一体化高度集成设备，科技含量高，与传统机加工相比，激光切割机的加工精度更高、柔性化好，有利于提高材料的利用率，降低产品成本，减轻工人负担，对制造业来说，可以说是一场技术革命。激光切割的适用对象主要是难切割材料，如高强度、高韧性、高硬度、高脆性、磁性材料，以及精密细小和形状复杂的零件。激光切割技术、激光切割机床正在各行各业中得到广泛的应用。因此 研究和设计数控激光切割有很强的现实意义。微机控制技术正在发挥出巨大的优越性。 三、 本课题研究内容 本次设计任务是设计一台单片机控制激光切割机床，主要设计对象是 XY 工作台部件及 89C51 单片机控制原理图。而对激光切割机其他部件如冷水机、激光器等不作为设计内容要求，只作一般了解。单片机对 XY 工作台的纵、横向进给脉 冲当量 / pluse。工作台部件主要构件为滚珠丝杠副、3 / 10 滚动直线导轨副、步进电机、工作台等。设计时应兼顾两方向的安装尺寸和装配工艺。 四、 本课题研究方案 参考数控激光切割机的有关技术资料，确定总体方案如下：采用 89C51 主控芯片对 数据进行计算处理，由 I/O 接口输出控制信号给驱动器，来驱动步进电机，经齿轮机构 减速后，带动滚珠丝杠转动，实现进给 五、 研究目标、主要特色及工作进度： 通过对数控激光切割机的整体设计，确定了一台合理的立式机床结构。 1、根据题目要求，设计出了一个结构合理的 XY 轴工作台，同时对工作台进行了受力分析、设计计算，对滚珠丝杠传动系统传动效率、强度等也进行了相应 的计算，对直线滚动导轨如何选型进行了深度分析，确定步进电机及其传动机构并进行了惯性负载计算、刚度讨论等，分别来验证了其合理性。 2、利用单片机，设计出了一个比较合理的数控硬件电路与步进电机驱动相匹配的数控软件连接，由单片机控制步进电机来实现 XYZ 方向的运动。 3、在设计中对机床数控部分的 I/O 进行了扩展，并对键盘和显示器进行了相应的设计，对程序进行了初始化。 4 / 10 4、基本完成了经济型数控激光切割机的设计，按此设计的切割机可以满足生产的实际需要。 六、参考文献： 1 张学仁 .数控电火花线切割加工技术 . 哈尔滨：哈尔滨工业出版社， 2000 2 李广弟 .单片机基础 .北京：北京航空航天大学出版社出版， 2002 3 郑玉华 .典型机械产品构造 . 北京：北京科学出版社， XX 4 陈婵娟 .数控机床设计 . 北京：化学工业出版社， XX 5 李秉操等 .单片机原理及其在工业控制中的应用 . 陕西：陕西电子编辑部， 1991 6 文秀兰等 .超精密加工技术与设备 . 北京：化学工业出版社， XX 华东交通大学理工学院 题目： 分 院： 专 业： 班 级： 学 号： 姓 名： 5 / 10 指导教师： 填表日期： 开题报告 多功能数控激光切割机 机电学院 机械设计制造及其自动化 机制 2 班 年日 一、 选题的依据及意义： 激光被誉为二十世纪最重大的科学发现之一，它刚一问世就引起了材料科学家的高 度重视。 1971 年 11 月，美国通用汽车公司率先使用一台 250W CO2 激光器进行 利用激光 辐射提高材料耐磨性能的试验研究，并于 1974 年成功地完成了汽车转向器壳内表面激光淬火工艺研究，淬硬部位的耐磨性能比未处理之前提高了 10 倍。这 是激光表面改性技术的首次工业应用。多年以来，世界各国投入了大量资金和人力进行 激光器、激光加工设备和激光加工对材料学的研究，促使激光加工得到了飞速发展，并 获得了巨大的经济效益和社会效益。如今在中国，激光技术已在工业、农业、医学、军 工以及人们的现代生活中得到广泛的应用，并且正逐步实现激光技术产业化，国家也将 其列为“九五”攻关重点项目之一。“ 二、 国内外研究现状及发展趋势： 激光切割机是光、机、电一体化高度集成设备，科6 / 10 技含量高，与传统机加工相比，激光切割机的加工精度更高、柔性化好，有利于提高材料的利用率，降低产品成本，减轻工人负担，对制造业来说，可以说是一场技术革命。激光切割的适用对象主要是难切割材料，如高强度、高韧性、高硬度、高脆性、磁性材料，以及精密细小和形状复杂的零件。激光切割技术、激光 切割机床正在各行各业中得到广泛的应用。因此研究和设计数控激光切割有很强的现实意义。微机控制技术正在发挥出巨大的优越性。 三、 本课题研究内容 本次设计任务是设计一台单片机控制激光切割机床，主要设计对象是 XY 工作台部件及 89C51 单片机控制原理图。而对激光切割机其他部件如冷水机、激光器等不作为设计内容要求，只作一般了解。单片机对 XY 工作台的纵、横向进给脉冲当量 / pluse。工作台部件主要构件为滚珠丝杠副、滚动直线导轨副、步进电机、工作台等。设计时应兼顾两方向的安装尺寸和装配工艺。 四、 本课题研究方案 参考数控激光切割机的有关技术资料，确定总体方案如下：采用 89C51 主控芯片对 数据进行计算处理，由 I/O 接口输出控制信号给驱动器，来驱动步进电机，经齿轮机构 减速后，带动滚珠丝杠转动，实现进给 7 / 10 五、 研究目标、主要特色及工作进度： 1、根据题目要求，设计出了一个结构合理的 XY 轴工作台，同时对工作台进行了受力分析、设计计算，对滚珠丝杠传动系统传动效率、强度等也进行了相应的计算，对直线滚动导轨如何选型进行了深度分析 ，确定步进电机及其传动机构并进行了惯性负载计算、刚度讨论等，分别来验证了其合理性。 2、利用单片机，设计出了一个比较合理的数控硬件电路与步进电机驱动相匹配的数控软件连接，由单片机控制步进电机来实现 XYZ 方向的运动。 3、在设计中对机床数控部分的 I/O 进行了扩展，并对键盘和显示器进行了相应的设计，对程序进行了初始化。 4、基本完成了经济型数控激光切割机的设计，按此设计的切割机可以满足生产的实际需要。 六、参考文献： 1 张学仁 .数控电火花线切割加 工技术 . 哈尔滨：哈尔滨工业出版社， 2000 2 李广弟 .单片机基础 .北京：北京航空航天大学出版社出版， 2002 3 郑玉华 .典型机械产品构造 . 北京：北京科学出版社， XX 4 陈婵娟 .数控机床设计 . 北京：化学 8 / 10 工业出版社， XX 5 李秉操等 .单片机原理及其在工业控制中的应用 . 陕西：陕西电子编辑部， 1991 6 文秀兰等 .超精密加工技术与设备 . 北京：化学工业出版社， XX 7 RORZE 株式会社 .RORZE 综合手册 .1996 8 胡传昕 .特种加工手册 . 北京：北京出版社，2001 9 林其俊 .机床数控系统 . 北京：中国科学技术出版社， 1991 10 王爱玲 .现代数控机床结构与设计 . 北京：兵器工业出版社， 1999 11 赵万生 .电火花加工技术 . 哈尔滨：哈尔滨工业出版社， 2000 12 徐灏 .新编机械设计师手册 . 北京：机械工业出版社版， XX 13 余承业等 .特种加工新技术 . 北京：北京国防工业出版社， 1995 14 冯辛安 .机械制造装备设计 . 北京：机械工业出版社， 1999 15 刘书华 .数控机床与编程 . 北京：机械工业出版社， 2001 9 / 10 16 S.卡尔帕基安，施密德 .制造工程与技术及学习辅导 . 北京：机械工业出版社 ,1998 17 Patton Mechanical Power Transmission. New Jersey: Printice-Hall,1980 开题报告填写要求 1.开题报告作为毕业设计答辩委员会对学 生答辩资格审 查的依据材料之一。此报告应在指导教师指导下，由学生在毕业设计工作开始后 2 周内完成，经指导教师签署意见及教研室审查后生