畢業(yè)規(guī)劃設(shè)計(jì)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(kāi)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：張文浩 指導(dǎo)教師：姜文光 完成日期： 一、綜述本課題國(guó)內(nèi)外研究動(dòng)態(tài)，說(shuō)明選題的依據(jù)和意義 1 二、研究的基本內(nèi)容，擬解決的主要問(wèn)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(jiàn) 8 一、綜述本課題國(guó)內(nèi)外研究動(dòng)態(tài)，說(shuō)明選題的依據(jù)和意義。 傳統(tǒng)的雕刻加工是一門技術(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)

2、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(lái)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，

3、 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(wú)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(wèn)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(kāi)始 研制。 20 世紀(jì) 90 年代，隨著微電子技術(shù)的突飛猛進(jìn)，直接推動(dòng)微

4、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(guò)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(jiàn)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(wàn) 左右，大型號(hào)的也不過(guò)三四萬(wàn)。 （ 3 ）雕刻機(jī)簡(jiǎn)單易學(xué)，操作簡(jiǎn)單。以一個(gè)電腦

5、初級(jí)水平的人為例，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。 現(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(lái)，

6、 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， 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(kāi)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(lái)， 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

7、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(lái)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

8、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

9、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 、印刷電路板（ PCB 新產(chǎn)品開(kāi)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(kāi)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(lái) 說(shuō)， 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

10、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(lái)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)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(guò)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，

11、 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(lái)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(guò)十多年的發(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(niǎo)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

12、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)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：

13、 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(guò)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 DSF 技術(shù)、 32 位單片機(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(kāi)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

14、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(guò)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)宜觀的認(rèn)識(shí)和理解，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(wèn)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

15、運(yùn)動(dòng)空間的校核。 其中的關(guān)鍵和難點(diǎn)問(wèn)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(kāi)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)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(shuō)明書，并準(zhǔn)備答辯的 ppt。 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(kāi)題報(bào)口 3 修

16、改文獻(xiàn)綜述、開(kāi)題報(bào)告 4 完成PPT文擋制作，準(zhǔn)備第一次節(jié)點(diǎn)考核 四 研究工作 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(shuō)明 17 PPT進(jìn)行最終答辯 五、主要參考文獻(xiàn) [1]《機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)》編寫組編 刑床設(shè)11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] 土光斗）土春福主編.機(jī)

17、床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè).2000 ⑸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). 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

18、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(jiàn)： □ 通過(guò) □ 完善后通過(guò)□ 未通過(guò) 負(fù)責(zé)人簽字： 年月日 說(shuō)明： 1. 開(kāi)題報(bào)告版面設(shè)置為： B5 紙，上下頁(yè)邊距分別為 2.5cm 和 2cm 左 右頁(yè)邊 距分別為 2.4cm 和 2cm 。 2. 開(kāi)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(kāi)題報(bào)告一般不少于 1000 字。 4. 頁(yè)面不夠可加頁(yè)