畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開題報(bào)告三軸全動(dòng)件式雕刻機(jī)設(shè)計(jì)

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1、附錄 燕山大學(xué)里仁學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開題報(bào)告 課題名稱:三軸全動(dòng)件式雕刻機(jī)設(shè)計(jì) 學(xué)院（系）： 里仁學(xué)院 年級(jí)專業(yè)： 11級(jí)機(jī)設(shè)2班 學(xué)生姓名： 指導(dǎo)教師： 完成日期： 一、綜述本課題國(guó)內(nèi)外研究動(dòng)態(tài)，說明選題的依據(jù)和意義 ………………………………………………………………………

2、………1 二、研究的基本內(nèi)容，擬解決的主要問題 ………………………………………………………………………………4 三、研究步驟、方法及措施 ………………………………………………………………………………4 四、研究工作進(jìn)度 ………………………………………………………………………………5 五、主要參考文獻(xiàn) ………………………………………………………………………………5 六、指導(dǎo)教師意見 ………………………………………………………………………………8 1、 綜述本課題國(guó)內(nèi)外研究動(dòng)態(tài)，說明選題的依據(jù)和意義。 傳統(tǒng)的雕刻

3、加工是一門技術(shù)性要求很高的手工技藝，產(chǎn)品的質(zhì)量主要取決與雕刻師傅的技藝水平，而且勞動(dòng)生產(chǎn)率低、成本高、可重復(fù)性差。隨著時(shí)代的進(jìn)步，科技的發(fā)展，雕刻機(jī)成為我們現(xiàn)代人與時(shí)俱進(jìn)的先進(jìn)工具,是機(jī)電一體化的高效工具，它省時(shí)省力又環(huán)保，應(yīng)用也越來越廣泛。 1.1 雕刻機(jī)的起源 雕刻可以追溯到遠(yuǎn)古時(shí)期，母系氏族時(shí)期的半坡氏族文化的“人面網(wǎng)紋盆”便是雕刻的雛形。在我國(guó)北宋時(shí)期便發(fā)明了活字印刷，這里刻的字應(yīng)屬于雕刻的范疇。隨著時(shí)代的發(fā)展，我國(guó)的雕刻藝術(shù)日益精湛，玉雕、象牙雕、紅木雕、篆刻泥人雕等手工雕刻技術(shù)都可以堪稱一絕。 傳統(tǒng)雕刻加工業(yè)是一門技術(shù)性要求很高的手工技藝， 雕刻品的質(zhì)量完全取決

4、于雕刻師的技藝水平， 所以生產(chǎn)的效率低、成本高， 制品的隨意性強(qiáng)、一致性差，嚴(yán)重制約了雕刻行業(yè)的發(fā)展。這使得雕刻機(jī)的產(chǎn)生成為必然。 上世紀(jì)90年代至今，機(jī)械雕刻獲得了前所未有的發(fā)展。從最初的刻字機(jī)、刻章機(jī)再到三維雕刻機(jī)，制作工藝也日漸成熟，應(yīng)用范圍也日漸廣泛。大到樓房建筑的裝飾，小到商店門前的招牌，乃至很多產(chǎn)品的標(biāo)識(shí)銘牌，可謂雕刻的使用無處不在。 雕刻機(jī)，顧名思義就是用機(jī)械代替人工進(jìn)行雕刻的設(shè)備。 1938年世界第一臺(tái)手動(dòng)雕刻機(jī)在法國(guó)“嘉寶”問世，1950年“嘉寶”生產(chǎn)出世界第一臺(tái)真正意義的電動(dòng)、可縮放比例的手動(dòng)雕刻機(jī)。隨后美國(guó)、日本等國(guó)也開始研制。20世紀(jì)90年代，隨著微電子技術(shù)的突飛

5、猛進(jìn)，直接推動(dòng)微型計(jì)算機(jī)的急劇發(fā)展。微電子技術(shù)和微型計(jì)算機(jī)技術(shù)帶動(dòng)整個(gè)高科技群體飛速發(fā)展，從而使雕刻機(jī)產(chǎn)生了質(zhì)的飛躍。雕刻機(jī)完成了從2D-2.5D-3D加工的變革，功能完善、性格穩(wěn)定、造型美觀和價(jià)格合理成為雕刻機(jī)研制的基本要求。 1.2 雕刻機(jī)及其發(fā)展現(xiàn)狀 1.2.1 雕刻機(jī)的特點(diǎn) 雕刻機(jī)的主要特點(diǎn)如下： （1）產(chǎn)品的尺度高，一致性好。雕刻機(jī)雕刻過程是由計(jì)算機(jī)控制完成的，可以達(dá)到很高的精度要求和表面質(zhì)量。 （2）雕刻機(jī)投資少，見效快。以國(guó)產(chǎn)品牌為例，一臺(tái)小型號(hào)的雕刻機(jī)價(jià)格在兩萬左右，大型號(hào)的也不過三四萬。 （3）雕刻機(jī)簡(jiǎn)單易學(xué)，操作簡(jiǎn)單。以一個(gè)電腦初級(jí)水平的

6、人為例，如果接受公司培訓(xùn)的話用不了一個(gè)星期就能全部掌握?，F(xiàn)在市場(chǎng)上都有很多相關(guān)的雕刻軟件，簡(jiǎn)單易學(xué)。 （4）雕刻機(jī)加工范圍廣，前景廣闊。雕刻加工涉及各行各業(yè)、分布很廣，有禮品業(yè)、廣告業(yè)、印章業(yè)、木器加工業(yè)、建筑業(yè)、藝術(shù)模型業(yè)、機(jī)械加工、工裝模具等等?？杉庸さ牟牧弦彩欠浅V泛，包括金屬、石材、PVC板、ABS板、亞克力、仿石材、橡皮、雙色板、鋁塑板等等各種材料。隨著人們對(duì)雕刻機(jī)的認(rèn)識(shí)和掌握逐步加深，應(yīng)用范圍會(huì)得到不斷擴(kuò)大，應(yīng)用水平也會(huì)逐步提高，雕刻加工必定會(huì)有更廣闊的前景。 1.2.2 研究雕刻機(jī)的目的和意義 建國(guó)六十年來，我國(guó)的機(jī)械工業(yè)雖然已經(jīng)有了較大的發(fā)展，具備了一定的基礎(chǔ)和規(guī)模，

7、初步滿足國(guó)民經(jīng)濟(jì)和人民生活的需要。但隨著世界科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，我國(guó)機(jī)械工業(yè)的技術(shù)水平和生產(chǎn)能力與工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家相比還存在相當(dāng)大的差距。因此，在我國(guó)以新技術(shù)改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)和開發(fā)高技術(shù)含量的新產(chǎn)品，已成為當(dāng)前機(jī)械工業(yè)以至各傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)密切關(guān)注和改革的焦點(diǎn)。 機(jī)電一體化技術(shù)是機(jī)械技術(shù)和電子技術(shù)的有機(jī)結(jié)合，它包括機(jī)械、電子、計(jì)算機(jī)和自動(dòng)控制技術(shù)。它從系統(tǒng)工程的觀點(diǎn)出發(fā)，使產(chǎn)品或系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)整體優(yōu)化。近年來，世界上各發(fā)達(dá)國(guó)家競(jìng)相發(fā)展機(jī)電一體化技術(shù)，以提高制造技術(shù)水平，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)系統(tǒng)向柔性化、智能化發(fā)展。機(jī)電一體化技術(shù)給傳統(tǒng)的機(jī)械工業(yè)帶來了革命性的變革和驚人的效益，使產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、生產(chǎn)方式和管理體制發(fā)生深刻的變化。機(jī)電

8、一體化是當(dāng)今世界機(jī)械工業(yè)技術(shù)和產(chǎn)品發(fā)展的主要趨勢(shì)，也是我國(guó)機(jī)械工業(yè)發(fā)展的必由之路。 1.2.3 雕刻機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域 雕刻機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域廣泛，舉例如下： 1、廣告及禮品制作業(yè)，用于雕刻各類雙色板標(biāo)牌、有機(jī)玻璃、三維廣告牌、雙色人物雕像、浮雕獎(jiǎng)?wù)?、有機(jī)板浮雕、立體門頭字等。 2、模型行業(yè)，房地產(chǎn)的發(fā)展，對(duì)建筑模型的需求不斷增加。售樓處的售樓模型、廣場(chǎng)模型、建筑設(shè)計(jì)方案的展現(xiàn)和展示，車輛模型市場(chǎng)的擴(kuò)大，一些艦船模型、工業(yè)模型也有紀(jì)念和收藏的意義。雕刻機(jī)已成為制作模型的最佳助手。 3、木器工藝，用于浮雕圖案設(shè)計(jì)及制作。雕刻機(jī)可以打孔、鏤邊等，特別是新型裝飾材料、波

9、浪板的廣泛應(yīng)用，也給了雕刻機(jī)更大的成長(zhǎng)空間，在提高了產(chǎn)品的重復(fù)性、標(biāo)準(zhǔn)化的同時(shí)，使成品的生產(chǎn)效益得到顯著的提高。 4、標(biāo)志行業(yè)，伴隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，日新月異的城市公共基礎(chǔ)建設(shè)，街路的翻新改造，現(xiàn)代化住宅小區(qū)、星級(jí)酒店、寫字樓的不斷建設(shè)，對(duì)一些符合潮流和標(biāo)準(zhǔn)的標(biāo)識(shí)和導(dǎo)向系統(tǒng)產(chǎn)生了大量的需求，其中雕刻機(jī)制作的牌匾 標(biāo)志、標(biāo)牌，占據(jù)了相當(dāng)大的部分。從外部標(biāo)志上對(duì)公司的形象起到了良好的作用，以雕刻的形式制作員工佩帶的胸牌、科室牌、樓層牌已成為一種趨勢(shì)。 5、印章業(yè)，各類字體各類材料的印章雕刻。 6、汽車工業(yè)、輪胎模具，車燈模具及飾品模具加工。 7、印刷電

10、路板（PCB）新產(chǎn)品開發(fā)中的電路制作，鉆孔、銑槽等。 8、藝品行業(yè)，旅游市場(chǎng)的不斷擴(kuò)大，旅客對(duì)具有當(dāng)?shù)仫L(fēng)情的禮物情有獨(dú)鐘，雕刻機(jī)在這方面也大有用武之地。而且，現(xiàn)在的會(huì)議越開越多，對(duì)一些紀(jì)念品和廣告宣傳品，流行采用雕刻制作。在戒指、鑰匙鏈、獎(jiǎng)杯、仿水晶擺件、打火機(jī)、皮具、手表等等都可以進(jìn)行雕刻，可以體現(xiàn)一個(gè)人的個(gè)性與品位，對(duì)一些比較有想法的人來說，也是獨(dú)特之處，對(duì)這些物品施以情趣的雕刻，迎合了人們對(duì)情感交流的需要。 9、機(jī)械加工業(yè)，刻度盤字輪及標(biāo)尺刻度。 而且，隨著各種新型裝飾材料的不斷出現(xiàn)，能用于雕刻的材料越來越多，使得計(jì)算機(jī)雕刻機(jī)有了更大的用武之地。因此，雕刻機(jī)

11、的應(yīng)用范圍還將不斷擴(kuò)大。 1.2.4 我國(guó)雕刻機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀 伴隨著人類社會(huì)的發(fā)展，雕刻行業(yè)發(fā)生著巨大的變化，現(xiàn)如今人們對(duì)雕刻機(jī)有了全新的認(rèn)識(shí)，數(shù)控木工雕刻機(jī)、模具雕刻機(jī)、激光雕刻機(jī)等電腦雕刻加工的興起與發(fā)展是時(shí)代發(fā)展的需要，電腦雕刻代替機(jī)械已是大勢(shì)所趨。以廣告業(yè)為例，許多廣告行業(yè)的客戶都經(jīng)歷過從手工刻字到使用電腦刻字機(jī)，廣告雕刻機(jī)的使用實(shí)現(xiàn)了機(jī)械代替手工的飛躍，電腦代替了人腦，字體標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范同時(shí)又大大提高了生產(chǎn)效率。 隨著近年來我國(guó)制造業(yè)的迅速發(fā)展，我國(guó)的雕刻機(jī)產(chǎn)業(yè)也獲得了良好的發(fā)展機(jī)遇，有效地促進(jìn)了我國(guó)雕刻機(jī)的生產(chǎn)和推廣應(yīng)用。我國(guó)的雕刻機(jī)起步于經(jīng)濟(jì)型機(jī)床，隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，經(jīng)過十多年的

12、發(fā)展，已形成了多個(gè)國(guó)產(chǎn)品牌的雕刻機(jī)，如上海洛克公司生產(chǎn)的啄木鳥數(shù)控雕刻機(jī)、北京精雕公司生產(chǎn)的精雕數(shù)控雕刻機(jī)和南京科能公司生產(chǎn)的威克數(shù)控雕刻機(jī)等。上述各類型雕刻機(jī)的機(jī)床本體結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單，控制器大多借鑒國(guó)外新技術(shù)，采用基于高檔的微控制器或PC 的數(shù)控系統(tǒng)，伺服部分以步進(jìn)電機(jī)細(xì)分驅(qū)動(dòng)為主，可獲得中等控制精度，但價(jià)格比較便宜，因此整機(jī)的性價(jià)比較高，適用于精度要求不太高的普及應(yīng)用場(chǎng)合。對(duì)高精度的雕刻加工，目前我國(guó)尚以進(jìn)口數(shù)控雕刻機(jī)為主，如意大利的左拉、日本的全量等品牌的數(shù)控雕刻機(jī)。這類數(shù)控雕刻機(jī)機(jī)床本體設(shè)計(jì)剛度好、精度高，采用伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)，加工精度高，控制系統(tǒng)功能全、可靠性高， 但價(jià)格昂貴，往往數(shù)倍于國(guó)

13、產(chǎn)產(chǎn)品， 因此主要應(yīng)用于模具等高精度加工場(chǎng)合。 1.2.5 雕刻機(jī)的發(fā)展趨勢(shì) 雕刻機(jī)作為制造業(yè)一個(gè)有力的工具，有著非常廣闊的發(fā)展前景，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、電機(jī)技術(shù)、機(jī)械技術(shù)等各個(gè)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，雕刻機(jī)的功能將日益強(qiáng)大，性能將更趨穩(wěn)定。雕刻機(jī)發(fā)展趨勢(shì)總結(jié)如下： 1、更加精密 控制部分和機(jī)械部分精度的提高將極大地提高雕刻系統(tǒng)的精度，控制部分將向閉環(huán)伺服方向發(fā)展，通過反饋調(diào)整做到誤差補(bǔ)償，從而可以大幅度提高精度，機(jī)械部分將采用更高的滾珠絲杠和驅(qū)動(dòng)電機(jī)，同時(shí)裝配工藝的提高也將進(jìn)一步提高系統(tǒng)的精度。 2、更加高效 高性能運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)如DSP技術(shù)、32位單片

14、機(jī)等的發(fā)展，驅(qū)動(dòng)電機(jī)性能的提高，刀具性能的提高，采用規(guī)范的軟件開發(fā)技術(shù)等等，都將會(huì)推動(dòng)雕刻機(jī)系統(tǒng)向著高速、高效、高可能性的方向發(fā)展。 3、利用移動(dòng)通訊技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)飛速的發(fā)展，雕刻機(jī)將朝著數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化的方向發(fā)展。 本課題是三軸全動(dòng)式雕刻機(jī)設(shè)計(jì)。傳統(tǒng)通用機(jī)床中的雕刻機(jī)床大都采用C形結(jié)構(gòu)，或龍門結(jié)構(gòu)，其運(yùn)動(dòng)模塊通常采用動(dòng)主軸與動(dòng)件組合的模式，這種模式已非常成熟。但是在以小型零件為加工對(duì)象的條件下，進(jìn)給軸要求的行程短，而因材料的多樣化，主軸功率卻不小。為此設(shè)計(jì)主軸固定型全動(dòng)件三軸雕刻機(jī)。通過計(jì)算完成對(duì)三軸全動(dòng)件雕刻機(jī)設(shè)計(jì)的可行性進(jìn)行判定，對(duì)臥式三軸全動(dòng)件雕刻機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)有一個(gè)直觀的認(rèn)識(shí)和理解

15、，讓自己所學(xué)的理論知識(shí)得到升華。 二、研究的基本內(nèi)容，擬解決的主要問題 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)是完成整個(gè)設(shè)備的機(jī)械部分設(shè)計(jì)。主要內(nèi)容是對(duì)其中的動(dòng)力匹配、線軌選配、絲杠選配及運(yùn)動(dòng)部件內(nèi)的配合關(guān)系設(shè)定以及運(yùn)動(dòng)空間的校核。 其中的關(guān)鍵和難點(diǎn)問題是滿足額定載荷的情況下對(duì)整體布局、主軸箱 、工作臺(tái)的設(shè)計(jì)，以及動(dòng)力選配，導(dǎo)軌絲杠的選配。 三、研究步驟、方法及措施（研究框架、技術(shù)路線和基本思路、方法；課題的創(chuàng)新及預(yù)期成果） 1.研究步驟與方法: ⑴ 收集相關(guān)資料，了解其發(fā)展?fàn)顩r及改進(jìn)空間，總結(jié)并撰寫開題報(bào)告和文獻(xiàn)綜述。 ⑵ 確定機(jī)構(gòu)方案設(shè)計(jì)及實(shí)施的可行性。 ⑶ 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，參數(shù)計(jì)算，選型校核。 ⑷ 進(jìn)

16、行二維圖和三維圖的繪制。并完成總裝圖、部件圖、零件圖等。 ⑸ 完成說明書，并準(zhǔn)備答辯的ppt。 四、研究工作進(jìn)度 周 內(nèi)容 1 完成文獻(xiàn)檢索整理文獻(xiàn) 2 基本完成文獻(xiàn)綜述、開題報(bào)告 3 修改文獻(xiàn)綜述、開題報(bào)告 4 完成PPT文擋制作，準(zhǔn)備第一次節(jié)點(diǎn)考核 5 閱讀圖紙，準(zhǔn)備計(jì)算參數(shù) 6 完成設(shè)計(jì)計(jì)算 7-8 整體布局，圖紙繪制 9-10 完成整體圖紙 11-12 主要零件圖的繪制 13 整理、修改、完成圖紙 14 個(gè)人審圖準(zhǔn)備論文 15 圖紙互審及論文整理 16 寫計(jì)算說明 17 PPT進(jìn)行最終答辯

17、 五、主要參考文獻(xiàn) [1] 《機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)》編寫組編.機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè).1978 [2]孫健.機(jī)械制造工藝學(xué).1982 [3] 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)編委會(huì).機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè).2007 [4]王光斗, 王春福主編.機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè).2000 [5] 林美珍,卞慰萱. YAG激光雕刻機(jī)系列. 2003 [6] DIGRA系統(tǒng)與數(shù)字式電子雕刻機(jī).2003 [7] 張策, 黃琪. 電子雕刻機(jī)雕刻頭研究現(xiàn)狀與發(fā)展.Vol.26 No2 2005:45-46. [8] 徐萍. CIMT2009數(shù)控雕刻機(jī)展品簡(jiǎn)評(píng). 2009. [9] 安振國(guó).吳善旺:探尋雕刻的快捷方式(J).

18、 中國(guó)發(fā)明與專利.2011 [10]吳天強(qiáng),李軍.基于數(shù)控雕刻機(jī)的綜合實(shí)訓(xùn)平臺(tái)設(shè)計(jì).2010 [11]龔志遠(yuǎn).小型雕刻機(jī)的設(shè)計(jì). 2011 [12]李士弘,寧生科,馬保吉等. 一種小型數(shù)控雕刻機(jī)機(jī)械結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)..2010 [13]阮鴻雁, 陳建利, 陳俊強(qiáng)等. 基于SimMechaniics?的液壓挖掘機(jī)機(jī)構(gòu)建模.2009 [14]孫奎, 謝宗武, 劉宏. 一種新的機(jī)器人動(dòng)力學(xué)仿真分析方法.2008 指導(dǎo)教師簽字： 年 月 日 六、系級(jí)教學(xué)單位審核意見： 審查結(jié)果： □ 通過 □ 完善后通過 □ 未通過 負(fù)責(zé)人簽字： 年 月 日 說明： 1.開題報(bào)告版面設(shè)置為：B5紙，上下頁邊距分別為2.5cm和2cm，左右頁邊距分別為2.4cm和2cm。 2.開題報(bào)告正文標(biāo)題及內(nèi)容，宋體，小四號(hào)，行間距為固定值20磅。 3.畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開題報(bào)告一般不少于1000字。 4.頁面不夠可加頁 8