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大學本科生畢業(yè)設計
xxxx 大 學
本科畢業(yè)設計（論文）開題報告
（200x屆）
學 院（部）：
專 業(yè)：
學 生 姓 名：
班 級：
學號
指導教師姓名：
職稱
200x年1月18日
大學本科生畢業(yè)設計
題目：雕刻機運動系統(tǒng)的設計
1. 結合課題任務情況，查閱文獻資料，撰寫1500～2000字左右的文獻綜述。
1)．雕刻機的應用發(fā)展現狀
上世紀90年代至今，機械雕刻獲得了前所未有的發(fā)展。從最初的刻字機，刻章機再到三維雕刻機，制作工藝也日漸成熟，應用范圍也日漸廣泛。大到樓房建筑的裝飾，小到商店門前的招牌，乃至很多產品的標識銘牌，可謂雕刻的使用范圍無處不在[1][2][3]。
2)．雕刻機的歷史背景
1938年世界第一臺手動雕刻機在法國“嘉寶”問世，1950年“嘉寶”生產出世界第一臺真正意義的電動、可縮放比例的手動雕刻機。隨后美國、日本和法國等國也開始研制。20世紀90年代，隨著微電子技術的突飛猛進，直接推動微型計算機的急劇發(fā)展。微電子技術和微型計算機技術帶動整個高技術群體飛速發(fā)展，從而使雕刻機產生了質的飛躍。雕刻機完成了從2D一2.5D一3D加工的變革，功能完善、性能穩(wěn)定、造型美觀和價格合理成為雕刻機研制的基本要求[1][2][4]。
3)．雕刻機機械結構的分析和設計
這一部分主要是研究確定總體布局、主運動方案、進給運動方案、加工刀具固定方案以及材料固定方案。
(1).總體結構
機械本體部分是雕刻機的骨架，有底座、立柱、工作臺、機頭和主軸組件等部分。主體框架采用鋁合金拉延型材和軋制鋁板制造，防護件用塑料件和飯金件制造，用標準的緊固件和定位銷連接。
(2).主運動方案
雕刻機主運動方案通常有兩種方案:直接采用專用的雕刻頭或采用直流電機帶動主軸機構。專用的雕刻頭雖然必須配以與之配套的變頻調速裝置，價格也相對昂貴。但直流電機的速度不夠，要配以帶輪變速才可以。因此，從結構復雜度來看，用專用的電機直接接刀具要簡單很多[3][5]。
(3).進給運動方案
由上所述，采用橫梁移動、工作臺固定實現相對運動的方式，機頭在橫梁上移動(X向)，實現雕刻寬度; 橫梁在底座上移動(Y向)，實現雕刻長度;主軸組件上下移動(Z向)，實現雕刻深度。其中橫梁移動是靠滾珠絲杠來實現的。
滾珠絲杠副具有以下特點:
①傳動效率高達85%一98%。
②運動平穩(wěn)，啟動無顫動低速無爬行。
③正傳動與逆?zhèn)鲃拥膫鲃有蕩缀跸嗤?
④可預緊。
⑤定位精度和重復定位精度高。
⑥同步性好。
⑦使用壽命長。
⑧使用可靠，潤滑簡單，維修方便。
因此各運動鏈中傳動件均采用滾珠絲杠副。步進電機通過同步帶和滾珠絲杠副連接，可選擇合適的傳動比和隔斷電機振動，使保證運動的傳遞平穩(wěn)，結構較為緊湊。
由于滾動直線導軌副具有以下特點,因此各運動鏈中支承件均采用該導軌。
①摩擦系數小，運動靈活。
②動、靜摩擦系數基本相同，因而啟動阻力小，且不易發(fā)生爬行。
③可以預緊，剛度高。
④壽命長。定位精度和重復定位精度高。
⑥使用可靠，潤滑方便。
(4).加工刀具方案
加工非金屬的刀具與標準刀具在參數上有較大不同，因此需要自制或外購。一般情況下，雕刻刀按刀尖角可分為15度刀、20度刀、30度刀、45度刀和成型刀及直柄立銑刀和直柄球面銑刀，用戶可根據實際加工的需要進行選用。刀具按材質可分為高速鋼刀具、硬質合金刀具和金剛石刀具，以滿足加工不同材質工件的需要。刀具的安裝采用主軸前端用彈性夾頭夾持的方法傳遞扭矩，不同夾持直徑的刀具可更換與之配套的彈性夾頭[4]。
(5).加工材料固定方案
雕刻機的工作臺面上兩邊有參考標尺用作參考，當在臺面中放置工件時使之與零點絕對坐標軸相應平行。工作臺面上還設計有多條T型槽，對于較小和較輕的工件可用雙面膠帶將之粘貼在工作臺平面上即可;對于較大和較重的工件，可用專用的夾持器或壓板將之固定。專用的夾持器或壓板的壓緊塊部分用非金屬材料制造，避免誤動作時對刀具和主軸造成危害。
(6).其它
將控制箱內置，節(jié)省整機空間，同時采用抽屜式，方便調試和維修;急停開關和操作面板分別置于雕刻機前端的左右兩側，方便用戶的操作使用[3]。
本設計主要是確定總體布局、主運動方案、進給運動方案、加工刀具固定方案以及材料固定方案等方案。
參考文獻：
[1] 張 昱. 三維機械雕刻機的研制[C].合肥：合肥工業(yè)大學出版社，2002.
[2] 張昱，劉志鋒.經濟型三維機械雕刻機的開發(fā)[J]。機械制造與研究.2006.
[3] 夏長植, 居榮華, 張一寧. FTDK5416雕刻機機械結構的改進設計[J]. 包裝與食品機械 , 2002,(01)
[4] 李元強, 那明君, 楊曉麗, 張惠友. 仿形雕刻機的設計[J]. 農機化研究 , 2004,(04)
[5] 王波. 龍門式雕刻機Z向機構參數化設計研究[D]南京理工大學 , 2007
2. 選題依據、主要研究內容、研究思路及方案
選題依據、主要研究內容 ：
隨著雕刻機的應用日益廣泛，市場需求量越來越大，然而日前市場上的雕刻機價格太高，從而影響了雕刻機的普及，因此，本設計主要目的是研究一種小型的經濟型雕刻機。主要研究的內容是確定總體結構、主運動方案、進給運動方案、加工刀具方案、加工材料固定方案等等。
研究思路及方案：
本設計主要就是確定總體布局的型式、有效雕刻區(qū)域、滾珠絲杠的結構型式和參數、直線導軌的結構型式和參數、主電機的結構型式和參數、步進電機的結構型式和參數、主運動和進給運動的傳遞方式和轉速范圍等。為了解決這些問題，首先是收集或查閱雕刻機運動系統(tǒng)相關資料，然后對雕刻機運動系統(tǒng)進行設計及計算，接著完成雕刻機的裝配圖、運動系統(tǒng)部件圖和刀夾部件圖及相關零件圖，最后編寫一篇設計說明書。
3.工作進度及具體安排
第七學期 16~19周 收集資料、文獻綜述、開題報告
第八學期 1~3 周 總體結構方案設計、外文翻譯
4~8 周 雕刻機設計，主要零部件設計
9~11 周 完成相關零部件圖紙繪制
12~13周 設計修改完善
14~15周 撰寫畢業(yè)設計說明書
4.指導教師意見
指導教師：
年 月 日