CD-YAG AC200-400-500激光切割机工作台设计【13张CAD图纸+毕业论文+任务书】

CD-YAG AC200-400-500激光切割机工作台设计

42页 12000字数+论文说明书+13张CAD图纸【详情如下】

3支承端轴承座A3.dwg

4两坐标连接件A4.dwg

5丝杠螺母连接件A4.dwg

6坐标轴手柄A4.dwg

7坐标轴箱体A2.dwg

8垫板A4.dwg

9升降法兰A4.dwg

CD-YAG AC200-400-500激光切割机工作台设计说明书.doc

任务书.doc

激光切割机工作台装配图.dwg

10导柱座A3.dwg

11底座箱体A2.dwg

13电机座A3.dwg

1工作台A3.dwg

2固定端轴承座单A3.dwg

目录

摘要………………………………………………………………………………1

前言………………………………………………………………………………3

1． 总体设计方案……………………………………………………………… 4

1．1设计任务…………………………………………………………………4

1．2机构要求…………………………………………………………………4

1．3设计方向确定……………………………………………………………5

1．3．1工作台条件的确定………………………………………………… 6

2．滚珠丝杠的选用………………………………………………………………6

  2．1选定编号…………………………………………………………………6

  2．2计算选定编号……………………………………………………………9

3．滚动导轨的设计计算……………………………………………………… 13

4．轴承的选用………………………………………………………………… 15

5．升降机的选用 ………………………………………………………………15

6．电机的选用 …………………………………………………………………20

  6．1确定脉冲当量，初选步进电机…………………………………………20

  6．2计算系统转动惯量………………………………………………………20

  6．3电机机轴上的转动惯量…………………………………………………21

  6．4惯量匹配验算……………………………………………………………23

7．零部件设计 …………………………………………………………………24

  7．1上导轨座设计……………………………………………………………24

  7．2 U型连接块设计…………………………………………………………26

  7．3轴承座的设计……………………………………………………………27

8．主要零件的加工工艺规程 …………………………………………………29

  8．1零件的分析………………………………………………………………29

8．1．1零件的作用……………………………………………………… 29

8．1．2零件的工艺分析………………………………………………… 29

  8．2工艺规程设计……………………………………………………………30

8．2．1确定毛坯的制造形式,加工余量及形状…………………………30

8．2.2、选择定位基准……………………………………………………31

8．2.3制定工艺路线………………………………………………………31

8．2.4、机械加工余量、工序尺寸及公差的确定………………………32

  8．3确定切削用量和时间定额………………………………………………33

总结…………………………………………………………………………… 39

致谢…………………………………………………………………………… 40

参与文献……………………………………………………………………… 41

摘要

激光切割技术广泛应用于金属和非金属材料的加工中，可大大减少加工时间，降低加工成本，提高工件质量。脉冲激光适用于金属材料

本工作台专为光大CD-YAG AC200/400/500激光切割机所设计。激光切割机在工作过程中仅为Y-Y方向移动则可，可切割小于3mm厚的金属片，打孔，等。其切割路线由CAD图纸直接传输，可切割一些不规则的路线。

由于激光切割为特种加工技术，在切割过程中并无切割力的作用，因些在工作台设计方面，可以不考虑切削力的影响。

机械系统应具备良好的伺服性能（即高精度、快速响应性和稳定性好）从而要求本次设计传动机构满足以下几方面：

（1）转动惯量小

（2）刚度大

（3）阻尼合适

 此外还要求摩擦小（提高机构的灵敏度）、共振性好（提高机构的稳定性）、间隙小（保证机构的传动精度），特别是其动态特性应与伺服电动机等其它环节的动态特性相匹配。

设计过程中主要对工作台的丝杠，导轨，电机，以及升降机的参数进入选择设计，以及工件的联接设计等。同时绘制各主要工件的零件图和工作台装配总图，设计其中重要工件的加工工艺规程。

关键字:工作台  机械设计  激光技术  切割机

ABSTRACT

Laser cutting technology widely used in metal and non-metallic materials processing, can greatly reduce the processing time, lower processing costs and improve the quality of the workpiece. Pulsed laser applied to metal materials.    The table for the China Everbright CD-YAG AC200/400/500 laser cutting machine designed. Laser cutting machine in the course of their work can be moved only YY, cutting less than 3 mm thick metal sheets, punching, and so on. Its cutting line directly from CAD drawings transmission, cutting some irregular routes.     Since laser cutting for special processing technologies, in the process of cutting no role in cutting edge, the more the design of the table, you can not consider the impact of cutting force.     Mechanical systems should have a good servo performance (that is, high-precision, rapid response and stability) to request the transmission mechanism, designed to meet the following: (1) small moment of inertia (2) the stiffness (3) suitable damping     Friction also require small (increase the sensitivity), the resonance of good (improve the stability of institutions), the small space (the transmission ensure accuracy), in particular its dynamic characteristics with the servo motor and other links to the dynamic nature of match .     The process of designing the main table of the screw, rails, the electrical and lift the parameters into the choice of design, and parts of the link design. At the same time drawing all the major parts of the assembly parts map and the map table, one of the major parts of the design of processing a point of order.

Keywords: table mechanical design laser technology cutting machine

前言

1  激光原理: 

    激光英文全名为Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation (LASER)。 于1960年面世，是一种因刺激产生辐射而强化的光。

    科学家在电管中以光或电流的能量来撞击某些晶体或原子易受激发的物质，使其原子的电子达到受激发的高能量状态，当这些电子要回复到平静的低能量状态时，原子就会射出光子，以放出多余的能量；而接着，这些被放出的光子又会撞击其它原子，激发更多的原子产生光子，引发一连串的「连锁反应」，并且都朝同一个方前进，形成强烈而且集中朝向某个方向的光；因此强的激光甚至可用作切割钢板！

2  激光加工技术:

    激光是20世纪60年代的新光源。由于激光具有方向性好、亮度高、单色性好等特点而得到广泛应用.激光加工是激光应用最有发展前途的领域之一，现在已开发出20多种激光加工技术。

激光切割是应用激光聚焦后产生的高功率密度能量来实现的。在计算机的控制下，通过脉冲使激光器放电，从而输出受控的重复高频率的脉冲激光，形成一定频率，一定脉宽的光束，该脉冲激光束经过光路传导及反射并通过聚焦透镜组聚焦在加工物体的表面上，形成一个个细微的、高能量密度光斑，焦斑位于待加工面附近，以瞬间高温熔化或气化被加工材料。每一个高能量的激光脉冲瞬间就把物体表面溅射出一个细小的孔，在计算机控制下，激光加工头与被加工材料按预先绘好的图形进行连续相对运动打点，这样就会把物体加工成想要的形状。切割时,一股与光束同轴气流由切割头喷出，将熔化或气化的材料由切口的底部吹出(注：如果吹出的气体和被切割材料产生热效反应,则此反应将提供切割所需的附加能源；气流还有冷却已切割面，减少热影响区和保证聚焦镜不受污染的作用)。

一、总体设计方案

1．1设计任务:  

X方向行程:300mm     

             Y方向行程:300mm

             工作台面的参考尺寸:300X300mm

             最高运动速度:1400mm/min

             定位精度:  

             工作寿命:每天8小时,工作8年,300天/年

 1．2   机构要求

 机械系统应具备良好的伺服性能（即高精度、快速响应性和稳定性好）从而要求本次设计传动机构满足以下几方面：

     （1）转动惯量小    在不影响机械系统刚度的前提下，传动机构的质量和转动惯量应尽量减小。否则，转动惯量大会对系统造成不良影响，机械负载增大；系统响应速度降低，灵敏度下降；系统固有频率减小，容易产生谐振。所以在设计传动机构时应尽量减小转动惯量。

     （2）刚度大    刚度是使弹性体产生单位变形量所需的作用力。大刚度对机械系统而言是有利的：①伺服系统动力损失随之减小。②机构固有频率高，超出机构的频带宽度，使之不易产生共振。③增加闭环伺服系统的稳定性。所以在设计时应选用大的刚度的机构

     （3）阻尼合适    机械系统产生共振时，系统的阻尼增大，其最大振幅就越小且衰减也快，但大阻尼也会使系统的稳态误差增大，精度降低，所以设计时，传动机构的阻尼要选着适当。

    此外还要求摩擦小（提高机构的灵敏度）、共振性好（提高机构的稳定性）、间隙小（保证机构的传动精度），特别是其动态特性应与伺服电动机等其它环节的动态特性相匹配。

总体设计如图1.2.1所示：

1.3设计方向确定

X-Y 工作台系统可以设计分为开环、半闭环和闭环伺服系统三种。开环的伺服系统采用步进电机驱动, 系统没有检测装置; 半闭环的伺服系统中一般采用交流或直流伺服电机驱动, 并在电机输出轴安装脉冲编码器, 将速度反馈信号传给控制单元; 闭环的伺服系统也是采用交流或直流伺服电机驱动, 位置检测装置安装在工作台末端, 将位置反馈信号传给控制单元。闭环和半闭环伺服系统价格昂贵，结构复杂，同时其可控分辨率也很高，但在本次设计中，其位置精度（±0.02mm）要求不高，考虑到成本低，维修方便，工作稳定等条件。选用步进电机伺服系统就可以满足要求。其通过微机机控制步进电机的驱动, 直接带动工作台运动。

ＸＹ工作台系统总体框图如图1.3.1所示:：

总结

经过这次设计，完成了整个激光切割机的X-Y工作台的设计，它具有直线插补和圆弧插补等数控系统所使用的常用功能，结构简单，控制方便，控制精度相对较高，特别适合在激光切割机上，可以实现任意图形的加工。在整个设计过程中比较重点的是选用步进电机，滚珠丝杠，滚动导轨以及重要的联接结构等。在设计的过程中遇到的个问题，在刘老师精心指导下，都解决得有条有理，在此，我表示忠心的感谢。同时经过这次的亲自设计，使我对工作台有了更进一步的了解，也是我更懂得使用工具书来解决问题。由于本人水平有限，所以设计过程有许多的不足，恳请刘老师批评指正。

我希望能通过这次毕业设计对自己未来将从事的工作进行一次适应性训练，从中锻炼自己分析问题，解决问题的能力。因此在设计过程中，需仔细分析、计算各种参数，确保拉刀设计的合理性、经济性、可加工性等。可以在今后的工作中在知识,能力和素质方面得到进一步提高。为今后参加祖国的四个现代化建设打下一个良好的基础,为祖国的发展出一份力量。

致谢

通过这次的工作台设计，深刻感受到理论与实践相结合的重要性，使我对工作台机械结构有了更深的了解.实际生产工作台更是一项艰难的工作，很多工作都是靠经验的，也学到了书本上是学不到的。在设计过程中，我觉得自己过的很充实.学到了很多知识，不仅掌握了许多新的知识，并且对专业知识加深了巩固.

这一切的一切都离不开老师们的指导.所以在些,我首先要谢谢刘老师以及所有教育过我的老师,谢谢你们的精心指导,使我有了更大的提高.同时,我还要感谢我的父母,是他们在背后默默地支持着我才让我有了今天的成绩.儿现在长大了,就要毕业了,要工作了,以后的日子里,我将会用我聪明的头脑勤劳的双手做出最好的工作来回报你们.

最后我要感谢所有支持我的,以及与我敌对我的人,是他们在生活中帮助我,或者给我制造一个逆境让我得到了更好的锻炼.

参与文献

1. 周开勤主编  《机械零件手册》(第五版)；高等教育出版社

2 .廖念钊主编  《互换性与测量技术基础》；中国计量出版社

3. 文怀兴、夏田 编著 《数控机床系统设计》；化学工业出版社

4. 杨继昌、李金伴 主编   《数控技术基础》；化学工业出版社

5. 郑堤、唐可洪 主编  《机电一体化设计基础》；机械工业出版社

6. 王昆、何小柏、汪信远 主编  《机械设计课程设计》；高等教育出版社

7. 高大伟 主编  《数控系统》；化学工业出版社

8. 黄英 等主编  《画法几何及机械制图》；高等教育出版社

9. 上海市科学技术交流站  《金属切削手册》；上海人民出版社

10．冯辛安主编《机械制造装备设计》；机械工业出版社