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畢業(yè)設計
開題論證報告
專 業(yè) 機械設計制造及其自動化
學生姓名
班 級
學 號
指導教師
完成日期 2011年3月19日
課題名稱：微型雕刻機總體及數(shù)控系統(tǒng)選用設計
一、課題來源、課題研究的主要內容及國內外現(xiàn)狀綜述
1.課題來源
課題來源于工程實踐。
2.課題研究主要內容
根據(jù)微型雕刻機的設計要求設計出微型雕刻機的整體結構及電氣控制環(huán)節(jié)。根據(jù)系統(tǒng)設計總體要求，分析機械部分具體要求，設計該雕刻機的機械結構。
3.國內外現(xiàn)狀綜述
雕刻從加工原理上講是一種鉆銑組合加工，雕刻機多種數(shù)據(jù)輸入模式根據(jù)需要游刃有余。電腦雕刻機由計算機，雕刻機控制器和雕刻機主機三部分組成。工作原理：是通過計算機內配置的專用雕刻軟件進行設計和排版，并由計算機把設計與排版的信息自動傳送至雕刻機控制器中，再由控制器把這些信息轉化成能驅動步進電機或伺服電機的帶有功率信號（脈沖串），控制雕刻機主機生成X,Y,Z三軸的雕刻走刀路基徑。同時，雕刻機上的高速旋轉雕刻頭，通過按加工材質配置的刀具，對固定于主機工作臺上的加工材料進行切削，即可雕刻出在計算機中設計的各種平面或立體的浮雕圖形及文字，實現(xiàn)雕刻自動化作業(yè)。
眾所周知，手工雕刻是一種原始工匠型的勞動，它是雕刻師“高智能和高技能”的綜合活動。雕刻產品能否成為珍品完全取決于對藝術的理解，對材料的感覺。雕刻技巧的發(fā)揮和孜孜不倦的精神。發(fā)展到目前電腦雕刻機的出現(xiàn)使雕刻藝術更上一層，也逐漸成為廣告業(yè)生產的專業(yè)工具。目前“雕刻”已成為一種藝術，一種文化，一種精神的象征。
電腦雕刻機分為大功率和小功率兩類。小功率的只適合做雙色板、建筑模型、小型標牌、三維工藝品等。由于功率太小而大大影響了其應用的范圍。大功率雕刻機可以做小功率雕刻機的東西。最適合做大型切割、浮雕、雕刻。
雕刻機是一種機電一體化產品，可用于三維圖形和文字的加工，在旅游紀念品、標牌、徽章、模具制作等行業(yè)中得到了廣泛的應用，具有比較廣闊的市場前景。雕刻機技術國際上已經成熟，但國內有待發(fā)展。發(fā)展到目前電腦雕刻機的出現(xiàn)使雕刻藝術更上一層，也逐漸成為廣告業(yè)生產的專業(yè)工具。目前“雕刻”已成為一種藝術，一種文化，一種精神的象征。電腦雕刻機分為大功率和小功率兩類。小功率的只適合做雙色板、建筑模型、小型標牌、三維工藝品等。由于功率太小而大大影響了其應用的范圍。大功率雕刻機可以做小功率雕刻機的東西。最適合做大型切割、浮雕、雕刻。雕刻主要應用于：廣告業(yè)、工藝業(yè)、模具業(yè)、建筑業(yè)、印刷包裝業(yè)、木工業(yè)、裝飾業(yè)等。
雕刻耗材有：亞克力有機板、PVC板、芙蓉板、雙色板、木工板、密度板、大理石、防火板、橡膠板、玻璃等。
業(yè)務對象：廣告公司、裝潢公司、酒店、賓館、商場、學校、醫(yī)院、辦公樓、娛樂場所、洗浴中心、集團、企業(yè)、行政機關等。
CNC雕刻作為一個獨特的專業(yè)技術，與相關行業(yè)比在以下方面具有鮮明的特色：精確制圖機制和藝術制圖機制相結合、藝術曲面造型方法和幾何曲面造型方法相結合、小刀具高速雕刻技術和工藝、使用精密高速主軸電機。
數(shù)控系統(tǒng)控制的方法有插補與刀具補償?shù)脑恚涔ぷ鬟^程原理如下：
1、 控制介質
控制介質又稱信息載體，是人與數(shù)控機床之間聯(lián)系的中間媒介物質，反映了數(shù)控加工中的全部信息。目前常用的有穿孔帶、磁帶或磁盤等。
2、 輸入、輸出裝置
是CNC系統(tǒng)與外部設備進行交互的裝置。交互的信息通常是零件加工程序。即將編制好的記錄在控制介質上的零件加工程序輸入CNC系統(tǒng)或將調試好了的零件加工程序通過輸出設備存放或記錄在相應的控制介質上。
3、 數(shù)控裝置
CNC裝置是數(shù)控機床實現(xiàn)自動加工的核心，主要由計算機系統(tǒng)、位置控制板、PLC接口板，通訊接口板、特殊功能模塊以及相應的控制軟件等組成。
作用：根據(jù)輸入的零件加工程序進行相應的處理（如運動軌跡處理、機床輸入輸出處理等），然后輸出控制命令到相應的執(zhí)行部件(伺服單元、驅動裝置和PLC等)，所有這些工作是由CNC裝置內硬件和軟件協(xié)調配合，合理組織，使整個系統(tǒng)有條不紊地進行工作的。
4、 伺服系統(tǒng)
它是數(shù)控系統(tǒng)與機床本體之間的電傳動聯(lián)系環(huán)節(jié)，主要由伺服電動機、驅動控制系統(tǒng)以及位置檢測反饋裝置組成。伺服電機是系統(tǒng)的執(zhí)行元件，驅動控制系統(tǒng)則是伺服電機的動力源。數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出的指令信號與位置反饋信號比較后作為位移指令，再經過驅動系統(tǒng)的功率放大后，帶動機床移動部件作精確定位或按照規(guī)定的軌跡和進給速度運動，使機床加工出符合圖樣要求的零件。
5、 檢測反饋系統(tǒng)
測量反饋系統(tǒng)由檢測元件和相應的電路組成，其作用是檢測機床的實際位置、速度等信息，并將其反饋給數(shù)控裝置與指令信息進行比較和校正，構成系統(tǒng)的閉環(huán)控制。
6、 機床本體
機床本體指的是數(shù)控機床機械機構實體，包括床身、主軸、進給機構等機械部件。由于數(shù)控機床是高精度和高生產率的自動化機床，它與傳統(tǒng)的普通機床相比，應具有更好的剛性和抗振性，相對運動摩擦系數(shù)要小，傳動部件之間的間隙要小，而且傳動和變速系統(tǒng)要便于實現(xiàn)自動化控制。
二、本課題擬解決的問題
1.雕刻機總體設計的問題，例如結構選型、總體布局；
2.雕刻機的機械結構：
（1）微型雕刻機結構裝配圖；
（2）雕刻機零件的工藝分析；
（3）零件圖；
（4）數(shù)控系統(tǒng)選用及控制設計；
3.雕刻機傳動方案和執(zhí)行機構的確定；
4.編寫雕刻機的控制程序,實現(xiàn)對雕刻機動作的控制；
5.雕刻機的生產效率、經濟性和生產周期。
三、解決方案及預期效果
1.解決方案：
(1) 分析研究雕刻機加工要求和現(xiàn)場工藝；
(2) 定位基準和夾壓部位的選擇；
(3) 工序間余量的確定；
(4) 刀具結構的選擇；
(5) 電主軸的設計；
2.預期效果：
雕刻機的制造工藝性好；
雕刻機外形美觀；
雕刻機的制造成本降低；
提高設計的一次成功率、減少設計返工；
雕刻機使用中的維護成本降低；
設計的雕刻機工作更穩(wěn)定、可靠；
雕刻機結構合理，符合工作現(xiàn)場的需要，更易于操作和使用；
雕刻機拆卸方便、更易于維護；
所設計的雕刻機符合工藝流程的要求。
四、課題進度安排
2月21日～3月5日．畢業(yè)實習階段。
畢業(yè)實習，查閱資料，到多個公司實踐，撰寫實習報告。
3月5日～3月19日．開題階段。
提出總體設計方案及草圖，填寫開題報告。
3月20日～5月7日． 設計初稿階段。
完成總體設計圖、部件圖、零件圖。
5月8日～5月25日． 中期工作階段。
完善設計圖紙，編寫畢業(yè)設計說明書，中期檢查。
5月26日～5月27日．畢業(yè)設計預答辯。
5月28日～6月6日．畢業(yè)設計整改。
圖紙修改、設計說明書修改、定稿，材料復查。
6月7日～6月8日．畢業(yè)設計材料評閱。
6月9日～6月10日．畢業(yè)答辯。
6月11日～6月15日．材料整理裝袋。
五、指導教師意見
簽名
年 月 日
六、專業(yè)系意見
簽名
年 月 日
七、學院意見
簽名
年 月 日
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