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畢業(yè)設(shè)計(jì)
開題論證報(bào)告
專 業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化
學(xué)生姓名
班 級(jí)
學(xué) 號(hào)
指導(dǎo)教師
完成日期 2011年3月19日
課題名稱：微型雕刻機(jī)總體及數(shù)控系統(tǒng)選用設(shè)計(jì)
一、課題來源、課題研究的主要內(nèi)容及國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀綜述
1.課題來源
課題來源于工程實(shí)踐。
2.課題研究主要內(nèi)容
根據(jù)微型雕刻機(jī)的設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)出微型雕刻機(jī)的整體結(jié)構(gòu)及電氣控制環(huán)節(jié)。根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)總體要求，分析機(jī)械部分具體要求，設(shè)計(jì)該雕刻機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu)。
3.國(guó)內(nèi)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(jī)多種數(shù)據(jù)輸入模式根據(jù)需要游刃有余。電腦雕刻機(jī)由計(jì)算機(jī)，雕刻機(jī)控制器和雕刻機(jī)主機(jī)三部分組成。工作原理：是通過計(jì)算機(jī)內(nèi)配置的專用雕刻軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)和排版，并由計(jì)算機(jī)把設(shè)計(jì)與排版的信息自動(dòng)傳送至雕刻機(jī)控制器中，再由控制器把這些信息轉(zhuǎn)化成能驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī)的帶有功率信號(hào)（脈沖串），控制雕刻機(jī)主機(jī)生成X,Y,Z三軸的雕刻走刀路基徑。同時(shí)，雕刻機(jī)上的高速旋轉(zhuǎn)雕刻頭，通過按加工材質(zhì)配置的刀具，對(duì)固定于主機(jī)工作臺(tái)上的加工材料進(jìn)行切削，即可雕刻出在計(jì)算機(jī)中設(shè)計(jì)的各種平面或立體的浮雕圖形及文字，實(shí)現(xiàn)雕刻自動(dòng)化作業(yè)。
眾所周知，手工雕刻是一種原始工匠型的勞動(dòng)，它是雕刻師“高智能和高技能”的綜合活動(dòng)。雕刻產(chǎn)品能否成為珍品完全取決于對(duì)藝術(shù)的理解，對(duì)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(jī)的出現(xiàn)使雕刻藝術(shù)更上一層，也逐漸成為廣告業(yè)生產(chǎn)的專業(yè)工具。目前“雕刻”已成為一種藝術(shù)，一種文化，一種精神的象征。
電腦雕刻機(jī)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(biāo)牌、三維工藝品等。由于功率太小而大大影響了其應(yīng)用的范圍。大功率雕刻機(jī)可以做小功率雕刻機(jī)的東西。最適合做大型切割、浮雕、雕刻。
雕刻機(jī)是一種機(jī)電一體化產(chǎn)品，可用于三維圖形和文字的加工，在旅游紀(jì)念品、標(biāo)牌、徽章、模具制作等行業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用，具有比較廣闊的市場(chǎng)前景。雕刻機(jī)技術(shù)國(guó)際上已經(jīng)成熟，但國(guó)內(nèi)有待發(fā)展。發(fā)展到目前電腦雕刻機(jī)的出現(xiàn)使雕刻藝術(shù)更上一層，也逐漸成為廣告業(yè)生產(chǎn)的專業(yè)工具。目前“雕刻”已成為一種藝術(shù)，一種文化，一種精神的象征。電腦雕刻機(jī)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(biāo)牌、三維工藝品等。由于功率太小而大大影響了其應(yīng)用的范圍。大功率雕刻機(jī)可以做小功率雕刻機(jī)的東西。最適合做大型切割、浮雕、雕刻。雕刻主要應(yīng)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(jī)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(wù)對(duì)象：廣告公司、裝潢公司、酒店、賓館、商場(chǎng)、學(xué)校、醫(yī)院、辦公樓、娛樂場(chǎng)所、洗浴中心、集團(tuán)、企業(yè)、行政機(jī)關(guān)等。
CNC雕刻作為一個(gè)獨(dú)特的專業(yè)技術(shù)，與相關(guān)行業(yè)比在以下方面具有鮮明的特色：精確制圖機(jī)制和藝術(shù)制圖機(jī)制相結(jié)合、藝術(shù)曲面造型方法和幾何曲面造型方法相結(jié)合、小刀具高速雕刻技術(shù)和工藝、使用精密高速主軸電機(jī)。
數(shù)控系統(tǒng)控制的方法有插補(bǔ)與刀具補(bǔ)償?shù)脑?，其工作過程原理如下：
1、 控制介質(zhì)
控制介質(zhì)又稱信息載體，是人與數(shù)控機(jī)床之間聯(lián)系的中間媒介物質(zhì)，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(shè)備進(jìn)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(zhì)上的零件加工程序輸入CNC系統(tǒng)或?qū)⒄{(diào)試好了的零件加工程序通過輸出設(shè)備存放或記錄在相應(yīng)的控制介質(zhì)上。
3、 數(shù)控裝置
CNC裝置是數(shù)控機(jī)床實(shí)現(xiàn)自動(dòng)加工的核心，主要由計(jì)算機(jī)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(yīng)的控制軟件等組成。
作用：根據(jù)輸入的零件加工程序進(jìn)行相應(yīng)的處理（如運(yùn)動(dòng)軌跡處理、機(jī)床輸入輸出處理等），然后輸出控制命令到相應(yīng)的執(zhí)行部件(伺服單元、驅(qū)動(dòng)裝置和PLC等)，所有這些工作是由CNC裝置內(nèi)硬件和軟件協(xié)調(diào)配合，合理組織，使整個(gè)系統(tǒng)有條不紊地進(jìn)行工作的。
4、 伺服系統(tǒng)
它是數(shù)控系統(tǒng)與機(jī)床本體之間的電傳動(dòng)聯(lián)系環(huán)節(jié)，主要由伺服電動(dòng)機(jī)、驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)以及位置檢測(cè)反饋裝置組成。伺服電機(jī)是系統(tǒng)的執(zhí)行元件，驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)則是伺服電機(jī)的動(dòng)力源。數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出的指令信號(hào)與位置反饋信號(hào)比較后作為位移指令，再經(jīng)過驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的功率放大后，帶動(dòng)機(jī)床移動(dòng)部件作精確定位或按照規(guī)定的軌跡和進(jìn)給速度運(yùn)動(dòng)，使機(jī)床加工出符合圖樣要求的零件。
5、 檢測(cè)反饋系統(tǒng)
測(cè)量反饋系統(tǒng)由檢測(cè)元件和相應(yīng)的電路組成，其作用是檢測(cè)機(jī)床的實(shí)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(jìn)行比較和校正，構(gòu)成系統(tǒng)的閉環(huán)控制。
6、 機(jī)床本體
機(jī)床本體指的是數(shù)控機(jī)床機(jī)械機(jī)構(gòu)實(shí)體，包括床身、主軸、進(jìn)給機(jī)構(gòu)等機(jī)械部件。由于數(shù)控機(jī)床是高精度和高生產(chǎn)率的自動(dòng)化機(jī)床，它與傳統(tǒng)的普通機(jī)床相比，應(yīng)具有更好的剛性和抗振性，相對(duì)運(yùn)動(dòng)摩擦系數(shù)要小，傳動(dòng)部件之間的間隙要小，而且傳動(dòng)和變速系統(tǒng)要便于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制。
二、本課題擬解決的問題
1.雕刻機(jī)總體設(shè)計(jì)的問題，例如結(jié)構(gòu)選型、總體布局；
2.雕刻機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu)：
（1）微型雕刻機(jī)結(jié)構(gòu)裝配圖；
（2）雕刻機(jī)零件的工藝分析；
（3）零件圖；
（4）數(shù)控系統(tǒng)選用及控制設(shè)計(jì)；
3.雕刻機(jī)傳動(dòng)方案和執(zhí)行機(jī)構(gòu)的確定；
4.編寫雕刻機(jī)的控制程序,實(shí)現(xiàn)對(duì)雕刻機(jī)動(dòng)作的控制；
5.雕刻機(jī)的生產(chǎn)效率、經(jīng)濟(jì)性和生產(chǎn)周期。
三、解決方案及預(yù)期效果
1.解決方案：
(1) 分析研究雕刻機(jī)加工要求和現(xiàn)場(chǎng)工藝；
(2) 定位基準(zhǔn)和夾壓部位的選擇；
(3) 工序間余量的確定；
(4) 刀具結(jié)構(gòu)的選擇；
(5) 電主軸的設(shè)計(jì)；
2.預(yù)期效果：
雕刻機(jī)的制造工藝性好；
雕刻機(jī)外形美觀；
雕刻機(jī)的制造成本降低；
提高設(shè)計(jì)的一次成功率、減少設(shè)計(jì)返工；
雕刻機(jī)使用中的維護(hù)成本降低；
設(shè)計(jì)的雕刻機(jī)工作更穩(wěn)定、可靠；
雕刻機(jī)結(jié)構(gòu)合理，符合工作現(xiàn)場(chǎng)的需要，更易于操作和使用；
雕刻機(jī)拆卸方便、更易于維護(hù)；
所設(shè)計(jì)的雕刻機(jī)符合工藝流程的要求。
四、課題進(jìn)度安排
2月21日～3月5日．畢業(yè)實(shí)習(xí)階段。
畢業(yè)實(shí)習(xí)，查閱資料，到多個(gè)公司實(shí)踐，撰寫實(shí)習(xí)報(bào)告。
3月5日～3月19日．開題階段。
提出總體設(shè)計(jì)方案及草圖，填寫開題報(bào)告。
3月20日～5月7日． 設(shè)計(jì)初稿階段。
完成總體設(shè)計(jì)圖、部件圖、零件圖。
5月8日～5月25日． 中期工作階段。
完善設(shè)計(jì)圖紙，編寫畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書，中期檢查。
5月26日～5月27日．畢業(yè)設(shè)計(jì)預(yù)答辯。
5月28日～6月6日．畢業(yè)設(shè)計(jì)整改。
圖紙修改、設(shè)計(jì)說明書修改、定稿，材料復(fù)查。
6月7日～6月8日．畢業(yè)設(shè)計(jì)材料評(píng)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(dǎo)教師意見
簽名
年 月 日
六、專業(yè)系意見
簽名
年 月 日
七、學(xué)院意見
簽名
年 月 日
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