开题报告-小型雕刻机研制-方案设计与控制设计.doc

本科生毕业论文（设计）开题报告题 目:小型雕刻机研制-方案设计与控制设计 姓 名:学 院:工学院 专 业:机械设计制造及其自动化 班 级:机制86 学 号:指导教师: 职称: 教授 2012 年02月05日南京农业大学教务处制本课题的意义、国内外研究概况、应用前景等（列出主要参考文献）本课题的意义随着电子技术的发展，机电一体化产品在我们生活中占的比例越来越高，机电一体化技术对于我们的生产和制造发挥着越来越重要的作用。小型雕刻机属于典型的机电一体化产品。它的设计和制造包含着丰富的机电一体化技术。可谓麻雀虽小，五脏俱全。数控雕刻机从上世纪70年代1出现以来，经过几十年的发展、改进，不管是在硬件还是在软件上都已经发展到一定的高度。美国“雕霸”、法国“嘉宝”和日本“御牧”以及北京“精雕”、上海“啄木鸟”可谓已把雕刻机做到极致2。目前雕刻机的研究主要往专用机方向发展。作为一名本科生，研制雕刻机的直接目的在于实践机械设计、机械制造、机电一体化技术等理论知识。其重大意义在于为下一步研制更高级的机电一体化产品奠定厚实的基础。就小型雕刻机的整个研制工程，从设计、制作、调试到总结，每一个环节都是对大学四年来所学知识的巩固和应用。通过这个项目的锻炼，个人的能力必定能得到很大的提高。因此从培养个人能力的角度来说，做这样种课题是非常有意义和必要的。国内外研究概括雕刻是一门非常久远的技术，远古时代的一些生活用品就已经用到了雕刻技术。而雕刻机则到上世纪70年代，为适应工业化大批量生产的需要才出现。雕刻机的发展非常迅速,尤其是上世纪90年代以来，随着微电子技术和微型计算机技术的飞速发展，使雕刻机产生了质的飞跃。从最初的 2D 到 2.5D 再到 3D ，雕刻机的功能越来越完善、性能越来越稳定、造型更美观和价格却逐步下降，越来越合理。到1999年，雕刻机行业主要向数据系统开放化、通用化,制版无胶片化,电雕头高速化,试雕自动化这几个方向发展1。如今雕刻机的功能无论是在软件还是在硬件上都基本上做到了极致。雕刻机的价格也非常得低。很多雕刻机的技术资料在网上流传，使雕刻机成为热门的DIY项目。商业的雕刻机研究主要往专用机方向发展，为专门的产品定制机器。还有就是往并联方式发展，进一步提高雕刻机的刚度和加工精度3。应用前景本课题为研制小型雕刻机，其实质是为了探究机电一体化技术机器应用。雕刻机则是一个具体的载体和实践平台。机电一体化技术已在生活在很常见。小到电子手表，大到航天飞机都是机械、电子、信息等技术的综合产品。与雕刻机相类似的产品也有很多，如数控机床、电焊机器人、贴片机器人、点胶机器人。机电一体化技术已经改变了我们的生活，也改变了我们的工厂。随着电子和信息技术的发展，机电一体化技术将会越来越强大，在我们的生活中也将占据越来越重要的作用。主要参考文献1王志英.电子雕刻技术未来发展趋势J. 印刷技术，1999，12：29-30.2 张旦.三维机械雕刻机的研制D.合肥：合肥工业大学,2002：11-12.3 秦秀. 三维数控并联雕刻机的虚拟样机技术D.哈尔滨：哈尔滨工业大学，2010：4-6.研究的目标、内容和拟解决的关键问题研究目标：制作一台满足预定精度的，能用于简易加工的雕刻机。研究内容A. 雕刻机方案设计B. 雕刻机机械结构分析C. 三轴运动精度的计算D. 步进电机、滚珠丝杠的选择E. 零部件的制作和采购F. 整机装配G. 控制系统的搭建H. 控制系统的调试I. 整机的调试J. 误差分析K. 方案优化关键问题A. 方案设计B. 精度计算C. 整机装配D. 控制系统的调试研究方法、技术路线、实验方案及可行性分析研究方法借助网络的优势，学习他人的技术资料，采用类比法，结合自己的实际条件，设计自己的方案。在PRO/E或solidworks中完成三维模型的制作。出工程图、材料清单，购买原材料和零部件。在实习基地完成零部件的加工，组装、调试。最后进行误差测量和分析，总结优化设计方案。技术路线：模仿分析优化试制改进再设计可行性分析A. 目前雕刻机的技术已经非常成熟，网上有很多详细的技术资料。B. 机械结构部分，依靠四年来所学的知识，及学校金工实习基地的支持，完全能够独立完成。C. 控制系统部分，市场上有很多成熟的运动控制卡，与MACH3配合使用，有很多成功的案例，自己也做过简单的试验，未发现问题。D. 经济成本大概估算不超过2000元，靠毕业设计团队一起出，还能承受。E. 时间上，因我们大四上学期就开始样机的制作，机械结构零部件基本制作完成，控制部分也采购回来了，做了简单的调试。剩下的时间主要是整机的装配和调试。F. 目前DIY小型雕刻机的人有很多，成功的案例也很多。G. 有经验丰富的指导老师知道。H. 有学校实习基地的大力支持。特色或创新之处模式上，在我们学校，一直以来还没有与雕刻机相关的毕业设计，也还没有一个以团队合作，一起开发一个产品的毕业设计。我们以团队的形式，分工合作，分别负责设计、制作、调试、试验的不同环节。培养、学习团队合作的同时，使我们每个人参与到从设计到生产制造的整个流程中。与在企业中工作相类似，对日后的工作和团队合作有很大的好处。课题本身，我们以mach3软件为控制系统，自己设计、制造机械本体部分，搭建一个完整的机电一体化系统。这是很有难度，很有挑战性的。 需要用到学过的很多知识。整个毕业设计做完基本上要涵盖机械设计、机械设计自动化、机械制造、机械制造自动化、机械自动化设计这几块，基本上囊括了机制专业的所有知识，对于应用、复习、巩固四年来的知识很有帮助。研究计划及预期进展第一阶段：（接受任务起11年12月31日止）a) 收集并熟悉资料，根据文献综述要求，撰写文献综述； b) 查找外文资料，完成外文翻译初稿。第二阶段：（12年1月1日起12年3月4日止）a) 收集并熟悉资料，完成开题报告，交指导教师审阅并开题；b) 完成外文翻译修改稿、文献综述修改稿，交指导教师审阅。第三阶段：（12年3月5日起12年5月5日止）a) 完成小型雕刻机方案设计与控制设计，交指导教师审核；b) 团队合作，与同组同学一起，完成样机的研制；c) 完成毕业设计中期检查相关工作；d) 绘制图形，用该样机完成所绘图形的雕刻工作; 对样机进行修改或改装；e) 完成设计论文初稿，交指导教师审阅。第四阶段：（12年5月5日起12年5月20日止）a) 完成设计论文的修改稿，交指导教师审核；b) 做好毕业答辩的各项准备工作。已具备的条件、尚缺少的条件和拟解决的途径（包括利用教学实验中心、科研实验室、实习基地、校外其它企事业单位等