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畢業(yè)設(shè)計
開題論證報告
專 業(yè) 機械設(shè)計制造及其自動化
學(xué)生姓名
班 級
學(xué) 號
指導(dǎo)教師
完成日期 2011年3月19日
課題名稱：微型雕刻機總體及數(shù)控系統(tǒng)選用設(shè)計
一、課題來源、課題研究的主要內(nèi)容及國內(nèi)外現(xiàn)狀綜述
1.課題來源
課題來源于工程實踐。
2.課題研究主要內(nèi)容
根據(jù)微型雕刻機的設(shè)計要求設(shè)計出微型雕刻機的整體結(jié)構(gòu)及電氣控制環(huán)節(jié)。根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計總體要求，分析機械部分具體要求，設(shè)計該雕刻機的機械結(jié)構(gòu)。
3.國內(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，雕刻機多種數(shù)據(jù)輸入模式根據(jù)需要游刃有余。電腦雕刻機由計算機，雕刻機控制器和雕刻機主機三部分組成。工作原理：是通過計算機內(nèi)配置的專用雕刻軟件進行設(shè)計和排版，并由計算機把設(shè)計與排版的信息自動傳送至雕刻機控制器中，再由控制器把這些信息轉(zhuǎn)化成能驅(qū)動步進電機或伺服電機的帶有功率信號（脈沖串），控制雕刻機主機生成X,Y,Z三軸的雕刻走刀路基徑。同時，雕刻機上的高速旋轉(zhuǎn)雕刻頭，通過按加工材質(zhì)配置的刀具，對固定于主機工作臺上的加工材料進行切削，即可雕刻出在計算機中設(shè)計的各種平面或立體的浮雕圖形及文字，實現(xiàn)雕刻自動化作業(yè)。
眾所周知，手工雕刻是一種原始工匠型的勞動，它是雕刻師“高智能和高技能”的綜合活動。雕刻產(chǎn)品能否成為珍品完全取決于對藝術(shù)的理解，對材料的感覺。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。大功率雕刻機可以做小功率雕刻機的東西。最適合做大型切割、浮雕、雕刻。
雕刻機是一種機電一體化產(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前景。雕刻機技術(shù)國際上已經(jīng)成熟，但國內(nèi)有待發(fā)展。發(fā)展到目前電腦雕刻機的出現(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。大功率雕刻機可以做小功率雕刻機的東西。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)對象：廣告公司、裝潢公司、酒店、賓館、商場、學(xué)校、醫(yī)院、辦公樓、娛樂場所、洗浴中心、集團、企業(yè)、行政機關(guān)等。
CNC雕刻作為一個獨特的專業(yè)技術(shù)，與相關(guān)行業(yè)比在以下方面具有鮮明的特色：精確制圖機制和藝術(shù)制圖機制相結(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。
數(shù)控系統(tǒng)控制的方法有插補與刀具補償?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)控機床實現(xiàn)自動加工的核心，主要由計算機系統(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行相應(yīng)的處理（如運動軌跡處理、機床輸入輸出處理等），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，使整個系統(tǒng)有條不紊地進行工作的。
4、 伺服系統(tǒng)
它是數(shù)控系統(tǒng)與機床本體之間的電傳動聯(lián)系環(huán)節(jié)，主要由伺服電動機、驅(qū)動控制系統(tǒng)以及位置檢測反饋裝置組成。伺服電機是系統(tǒng)的執(zhí)行元件，驅(qū)動控制系統(tǒng)則是伺服電機的動力源。數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出的指令信號與位置反饋信號比較后作為位移指令，再經(jīng)過驅(qū)動系統(tǒng)的功率放大后，帶動機床移動部件作精確定位或按照規(guī)定的軌跡和進給速度運動，使機床加工出符合圖樣要求的零件。
5、 檢測反饋系統(tǒng)
測量反饋系統(tǒng)由檢測元件和相應(yīng)的電路組成，其作用是檢測機床的實際位置、速度等信息，并將其反饋給數(shù)控裝置與指令信息進行比較和校正，構(gòu)成系統(tǒng)的閉環(huán)控制。
6、 機床本體
機床本體指的是數(shù)控機床機械機構(gòu)實體，包括床身、主軸、進給機構(gòu)等機械部件。由于數(shù)控機床是高精度和高生產(chǎn)率的自動化機床，它與傳統(tǒng)的普通機床相比，應(yīng)具有更好的剛性和抗振性，相對運動摩擦系數(shù)要小，傳動部件之間的間隙要小，而且傳動和變速系統(tǒng)要便于實現(xiàn)自動化控制。
二、本課題擬解決的問題
1.雕刻機總體設(shè)計的問題，例如結(jié)構(gòu)選型、總體布局；
2.雕刻機的機械結(jié)構(gòu)：
（1）微型雕刻機結(jié)構(gòu)裝配圖；
（2）雕刻機零件的工藝分析；
（3）零件圖；
（4）數(shù)控系統(tǒng)選用及控制設(shè)計；
3.雕刻機傳動方案和執(zhí)行機構(gòu)的確定；
4.編寫雕刻機的控制程序,實現(xiàn)對雕刻機動作的控制；
5.雕刻機的生產(chǎn)效率、經(jīng)濟性和生產(chǎn)周期。
三、解決方案及預(yù)期效果
1.解決方案：
(1) 分析研究雕刻機加工要求和現(xiàn)場工藝；
(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；
2.預(yù)期效果：
雕刻機的制造工藝性好；
雕刻機外形美觀；
雕刻機的制造成本降低；
提高設(shè)計的一次成功率、減少設(shè)計返工；
雕刻機使用中的維護成本降低；
設(shè)計的雕刻機工作更穩(wěn)定、可靠；
雕刻機結(jié)構(gòu)合理，符合工作現(xiàn)場的需要，更易于操作和使用；
雕刻機拆卸方便、更易于維護；
所設(shè)計的雕刻機符合工藝流程的要求。
四、課題進度安排
2月21日～3月5日．畢業(yè)實習(xí)階段。
畢業(yè)實習(xí)，查閱資料，到多個公司實踐，撰寫實習(xí)報告。
3月5日～3月19日．開題階段。
提出總體設(shè)計方案及草圖，填寫開題報告。
3月20日～5月7日． 設(shè)計初稿階段。
完成總體設(shè)計圖、部件圖、零件圖。
5月8日～5月25日． 中期工作階段。
完善設(shè)計圖紙，編寫畢業(yè)設(shè)計說明書，中期檢查。
5月26日～5月27日．畢業(yè)設(shè)計預(yù)答辯。
5月28日～6月6日．畢業(yè)設(shè)計整改。
圖紙修改、設(shè)計說明書修改、定稿，材料復(fù)查。
6月7日～6月8日．畢業(yè)設(shè)計材料評閱。
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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