开题报告多功能数控两轴激光切割机设计

1、开题报告多功能数控两轴激光切割机设计 毕业设计( ( 论文) ) 开题报告 - 1 - 1毕业设计的主要内容、重点和难点等 一、 主要内容： 本次设计任务是设计一台单片机（stm32 主控芯片）控制激光切割机床，主要设计对象是 xy 工作台部件及 stm32 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 0.001mm/ 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。 1、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

2、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； 2、完成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，按照一定的比例制作实际工作模型样机，在比例和机床的根本功能上到达设计上所规定的要求 3、利用单片机（本设计采用了 stm32 为主控芯片），设计出了一个比拟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xy 方向的运动，实现交互式控制机床运动轨迹，到达自动化的程度。 4、在设计中对机床数控局部的 i/o 进行了扩展，

3、并对键盘和显示器进行了相应的设计，设对程序进行了初始化，到达一定的交互式界面要求，要求满足机床根底功能的使用性和方便性。 5、撰写出系统设计论文。 二、 重点： 1、进给机构的合理设计。 2、x、y 轴向丝杆的配合方式和传动方式。 3、数控系统设计。 三、难点： 1、参考数控车床来设计进给系统和传动单元。 2、了解激光切割的相关知识和难点，了解其特点。 3、数控系统的可行设计和优化。 - 2 - 2准备情况（查阅过的文献资料及调研情况、现有设备、实验条件等） 一、调研情况： 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

4、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外表（可锻铸铁材质）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。这是激光外表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开展，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”攻关重点工程之一。“十五”的主要工作是促进激光加工产业的开展，保持激光

5、器年产值 20的平均增长率，实现年产值 200 亿元以上；在工业生产应用中普及和推广加工技术，重点完成电子、汽车、钢铁、石油、造船、航空等传统工业应用激光技术进行改造的示范工程；为信息、材料、生物、能源、空间、海洋等六大高科技领域提供崭新的激光设备和仪器。 数控化和综合化把激光器与计算机数控技术、先进的光学系统以及高精度和自动化的工件定位相结合，形成研制和生产加工中心，已成为激光加工开展的一个重要趋势。 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，降低产品本钱，减轻工人负担，对制造业来说，可以说是一场技术革

6、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。 二、现有设备： 1、计算机一台(以及相关软件) 2、游标卡尺 3、制图工具 4、单片机开发器一台 5、电工工具一套 6、机械工具一套 - 3 - 三、查阅文献资料： 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.单片机根底.北京：北京航空航天大学出版社出版，xx 3 郑玉华.典型机械（电）产品构造. 北

7、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，xx 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，x

8、x 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，xx 16 s.卡尔帕基安，s.r.施密德.制造工程与技术（机加工）（英文版）及学习辅导（上册）. 北京：机械工业出版社 ,1998 - 4 - 3、实施方案、进度实施方案及预期提交的毕业设计资料 一、实施方案： 采用 stm32 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。其原理示意图 1.1。 二、进度方案： 第一阶

9、段（2 月 20 日至 3 月 1 日）：方案设计，查找资料，理清数控机床控制及原理画出原理架图，提交系统总体原理图和硬件原理草图各一份。 第二阶段（3 月 2 日至 3 月 8 日）：方案的可行讨论及论证。 第三阶段（3 月 9 日至 4 月 1 日）：系统的具体框架设计和 xy 轴向的进给机构设计，提交装配图源文件两份及草图 1 分。 第四阶段（4 月 2 日至 5 月 15 日）：对电器控制局部进行硬件电路的设计和软件编程并与硬件进行联调，最后提交该电路板。 第五阶段(5 月 16 日至 5 月 26 日)： 制作实际比例模型样机，对模型样机进行调试。 三、预期提交的毕业设计资料： 1、二万字以上的毕业设计论文；在毕业设计论文中必须包括详细的 300-500 个单词的英文摘要。 2、不少于四万字符的指定英文资料翻译（附英文原文）。 3、完成机械局部进给机构的草图绘制和装配图绘制。 4、完成电