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1、數(shù)控激光切割機設計開題報告
畢業(yè)設計開題報告
題 目 300x400 數(shù)控激光切割機設計
姓 名 教育層次
學 號 省級電大
專 業(yè) 機械設計制造及自動化 分 校
指導教師 教 學 點
論文（設計）題目300X400數(shù)控激光切割機設計
文獻綜述 :
1. 課題目的、意義 激光切割的適用對象主要是難切割材料，如高強度、高韌性材料以及精密細小 和形狀復雜的零件，因而數(shù)控激光切割在我國制造業(yè)中正發(fā)揮出巨大的優(yōu)越性。
本文設計了一臺單片機控制的數(shù)控激光切割機床，主要完成了 : 機床整體結構 設計，Z軸、XY軸的結構設計計算、滾珠絲杠、直線滾動導軌的選擇及其強度分析 以步進電機為進給
2、驅動的驅動系統(tǒng)及其傳動機構的分析設計計算；以89C51為主控 芯片的數(shù)控系統(tǒng)硬件電路設計、系統(tǒng)初始化設計及系統(tǒng)軟件方案設計和步進電機的 控制程序設計。
激光切割機是光、機、電一體化高度集成設備，科技含量高，與傳統(tǒng)機加工相 比，激光切割機的加工精度更高、柔性化好，有利于提高材料的利用率，降低產(chǎn)品 成本，減輕工人負擔，對制造業(yè)來說，可以說是一場技術革命。
激光切割的適用對象主要是難切割材料，如高強度、高韌性、高硬度、高脆 性、磁性材料，以及精密細小和形狀復雜的零件。激光切割技術、激光切割
機床正在各行各業(yè)中得到廣泛的應用。因此研究和設計數(shù)控激光切割有很強的 現(xiàn)實意義。微機控制技術正在發(fā)揮出巨
3、大的優(yōu)越性。
2. 相關研究動態(tài)，國內(nèi)外現(xiàn)狀 :
激光被譽為二十世紀最重大的科學發(fā)現(xiàn)之一，它剛一問世就引起了材料科學家 的高度重視。1971年11月，美國通用汽車公司率先使用一臺 250W CO激光器進 行利用激光輻射提高材料耐磨性能的試驗研究，并于 1974年成功地完成了汽車轉 向器殼內(nèi)表面 （ 可鍛鑄鐵材質 ）激光淬火工藝研究，淬硬部位的耐磨性能比未處理之 前提高了 10倍。這是激光表面改性技術的首次工業(yè)應用。多年以來，世界各國投 入了大量資金和人力進行激光器、激光加工設備和激光加工對材料學的研究，促使 激光加工得到了飛速發(fā)展，并獲得了巨大的經(jīng)濟效益和社會效益。如今在中國，激 光技術已
4、在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、醫(yī)學、軍工以及人們的現(xiàn)代生活中得到廣泛的應用，并且 正逐步實現(xiàn)激光技術產(chǎn)業(yè)化，國家也將其列為“九五”攻關重點項目之一。“十 五”的主要工作是促進激光加工產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，保持激光器年產(chǎn)值 20, 的平均增長 率，實現(xiàn)年產(chǎn)值 200 億元以上 ; 在工業(yè)生產(chǎn)應用中普及和推廣加工技術，重點完成 電子、汽車、鋼鐵、石油、造船、航空等傳統(tǒng)工業(yè)應用激光技術進行改造的示范工 程; 為信息、材料、生物、能源、空間、海洋等六大高科技領域提供嶄新的激光設 備和儀器。
數(shù)控化和綜合化把激光器與計算機數(shù)控技術、先進的光學系統(tǒng)以及高精度和自 動化的工件定位相結合，形成研制和生產(chǎn)加工中心，已成為激光加工發(fā)展的
5、一個重 要趨勢。
1.3 設計任務
本次設計任務是設計一臺單片機 （89C51 主控芯片 ）控制激光切割機床，主要設
計對象是XY工作臺部件及89C51單片機控制原理圖。而對激光切割機其他部件如
冷水機、激光器等不作為設計內(nèi)容要求，只作一般了解。單片機對 XY工作臺的
縱、橫向進給脈沖當量0.001mm/ pluse。工作臺部件主要構件為滾珠絲杠畐寸、滾 動直線導軌副、步進電機、工作臺等。設計時應兼顧兩方向的安裝尺寸和裝配工
-f-p
乙。
1.4總體設計方案分析
參考數(shù)控激光切割機的有關技術資料，確定總體方案如下 ：
采用89C51主控芯片對數(shù)據(jù)進行計算處理，由I/O接口
6、輸出控制信號給驅 動器，來驅動步進電機，經(jīng)齒輪機構減速后，帶動滾珠絲杠轉動，實現(xiàn)進給。
微機控制線路圖參考MCS,51系列單片機控制XY工作臺線路圖。
步進電機參照RORZ株式會社的產(chǎn)品樣本選取，以保證質量和運行精度 ，同時 驅動器也選用RORZ的配套驅動器產(chǎn)品。
滾珠絲杠的生產(chǎn)廠家很多，本設計參照了漢江機床廠、南京工藝裝備制造廠的 樣本資料，力求從技術性能、價格狀況、通用互換性等各方面因素考慮，最后選用 南京工藝裝備廠的FFZD系列滾珠絲杠，即內(nèi)循環(huán)墊片預緊螺母式滾珠絲杠副。
本設計棄用Z80,而選用單片機。單片機體積小、抗干擾能力強，對環(huán)境要求 不高，可靠性高，靈活性好，性價比
7、大大超過了 Z80。比較后選用89C51
2為主芯片。在使用過程中 89C51雖有4K的FLASH（EPROM）但考慮實際情況 需配備EPRO和RAM并要求時序配備。選晶體頻率為 6MHz 89C51讀取時間約為 3t，則t,480ns ,常用EPRO讀取時間約為200~450ns。89C51的讀取時間應大于 ROMS求的讀取時間。89C51的讀寫時間約為4T,則TR,660ns, TW=800ns常用 RAM賣寫時間為200ns左右，均滿足要求。根據(jù)需要，擴展 I/O接口 8155,因顯示 數(shù)據(jù)主要為數(shù)字及部分功能字，為簡化電路采用 LED顯示器。鍵盤采用非編碼式矩
陣電路。為防止強電干
8、擾，采用光電隔離電路。
進程計劃 :
1.2008.10.15 2008.1 1 .1 5 查閱、搜索相關資料和專業(yè)英語翻譯 ;
2.2008.11.16 2008.1 1 .31 畢業(yè)實習與調(diào)研及開題報告階段 ;
3.2008.12.03 2009.1.19 畢業(yè)設計主要工作階段，完成各種運動和
動力設計計算、校核及所有圖紙 ; 4.2008.01.21 2008.02.02 完成說
明書的編寫和收尾工作。 指導教師意見 :
簽名 : 年 月 日
開題報告會紀要
時地間點
姓 名 職務（職稱） 姓 名 職務（職稱） 姓 名 職務（職稱） 與 會 人 員 會議 記錄摘要 :
會議主持人 :
記 錄 人 :
年月日系
作負責人簽名 : 小 年 月 日 組
、、八
意
見
數(shù)控激光切割機設計開題報告
