畢業(yè)設計三軸全動件式雕刻機設計說明

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1、.專業(yè)整理. 附錄 燕山大學里仁學院 畢業(yè)設計（論文）開題報告 課題名稱：三軸全動件式雕刻機設計 學院（系）： 里仁學院 年級專業(yè)： 11 級機設2班 學生姓名： 張文浩 指導教師： 姜文光 完成日期： 一、綜述本課題國內(nèi)外研究動態(tài)，說明選題的依據(jù)和意義 1 二、研究的基本內(nèi)容，擬解決的主要問題 4 三、研究步驟、方法及措施 4 四、研究工作進度 5 五、主要參考文獻 5 六、指導教師意見 8 、綜述本課題國內(nèi)外研究動態(tài)，說明選題的依據(jù)和意義 傳統(tǒng)的雕刻加工是一門技術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

2、傅的技藝水平，而且勞動生產(chǎn)率低、成本高、可重復性差。隨著 時代的進步，科技的發(fā)展，雕刻機成為我們現(xiàn)代人與時俱進的先進工具 , 是 機電一體化的高效工具，它省時省力又環(huán)保，應用也越來越廣泛。 1.1 雕刻機的起源 雕刻可以追溯到遠古時期，母系氏族時期的半坡氏族文化的“人面網(wǎng)紋 盆”便是雕刻的雛形。 在我國北宋時期便發(fā)明了活字印刷， 這里刻的字應屬 于雕刻的范疇。 隨著時代的發(fā)展， 我國的雕刻藝術日益精湛， 玉雕、象牙雕、 紅木雕、篆刻泥人雕等手工雕刻技術都可以堪稱一絕。 傳統(tǒng)雕刻加工業(yè)是一門技術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

3、， 制品的隨意性 強、一致性差，嚴重制約了雕刻行業(yè)的發(fā)展。 這使得雕刻機的產(chǎn)生成為必然。 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(chǎn)品的標識銘牌， 可 謂雕刻的使用無處不在。 雕刻機，顧名思義就是用機械代替人工進行雕刻的設備。 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(chǎn)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

4、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科技 群體飛速發(fā)展， 從而使雕刻機產(chǎn)生了質(zhì)的飛躍。 雕刻機完成了從 2D-2.5D-3D 加工的變革， 功能完善、 性格穩(wěn)定、 造型美觀和價格合理成為雕刻機研制的 基本要求。 1.2 雕刻機及其發(fā)展現(xiàn)狀 1.2.1 雕刻機的特點 雕刻機的主要特點如下： （1）產(chǎn)品的尺度高， 一致性好。 雕刻機雕刻過程是由計算機控制完成的， 可以達到很高的精度要求和表面質(zhì)量。 （2）雕刻機投資少，見效快。以國產(chǎn)品牌為例，一臺小型號的雕刻機價 格在兩萬左右，大型號的也不過三四萬。 （3）雕刻機簡單易學，操作簡單。以一個電腦初級水平的人為例

5、，如果 接受公司培訓的話用不了一個星期就能全部掌握。 現(xiàn)在市場上都有很多相關 的雕刻軟件，簡單易學。 （4）雕刻機加工范圍廣，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)、藝術模型業(yè)、機械加工、 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。隨著人們對雕 刻機的認識和掌握逐步加深， 應用范圍會得到不斷擴大， 應用水平也會逐步 提高，雕刻加工必定會有更廣闊的前景。 1.2.2 研究雕刻機的目的和意義 建國六十年來， 我國的機械工業(yè)雖然已經(jīng)有了較大的發(fā)展， 具備了一

6、定 的基礎和規(guī)模， 初步滿足國民經(jīng)濟和人民生活的需要。 但隨著世界科學技術 的迅速發(fā)展，我國機械工業(yè)的技術水平和生產(chǎn)能力與工業(yè)發(fā)達國家相比還存 在相當大的差距。 因此，在我國以新技術改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)和開發(fā)高技術含量的 新產(chǎn)品，已成為當前機械工業(yè)以至各傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)密切關注和改革的焦點。 機電一體化技術是機械技術和電子技術的有機結合， 它包括機械、 電子、計 算機和自動控制技術。 它從系統(tǒng)工程的觀點出發(fā)， 使產(chǎn)品或系統(tǒng)實現(xiàn)整體優(yōu) 化。近年來， 世界上各發(fā)達國家競相發(fā)展機電一體化技術， 以提高制造技術 水平，實現(xiàn)生產(chǎn)系統(tǒng)向柔性化、 智能化發(fā)展。 機電一體化技術給傳統(tǒng)的機械 工業(yè)帶來了革命性的變革和驚人的效益

7、， 使產(chǎn)業(yè)結構、 生產(chǎn)方式和管理體制 發(fā)生深刻的變化。 機電一體化是當今世界機械工業(yè)技術和產(chǎn)品發(fā)展的主要趨 勢，也是我國機械工業(yè)發(fā)展的必由之路。 1.2.3 雕刻機的應用領域 雕刻機的應用領域廣泛，舉例如下： 1 、廣告及禮品制作業(yè)，用于雕刻各類雙色板標牌、有機玻璃、三維廣 告牌、雙色人物雕像、浮雕獎章、有機板浮雕、立體門頭字等。 2 、模型行業(yè)，房地產(chǎn)的發(fā)展，對建筑模型的需求不斷增加。售樓處的 售樓模型、廣場模型、建筑設計方案的展現(xiàn)和展示，車輛模型市場的擴大， 一些艦船模型、 工業(yè)模型也有紀念和收藏的意義。 雕刻機已成為制作模型的 最佳助手。 3 、木器工藝，用于浮雕圖案設計及制作

8、。雕刻機可以打孔、鏤邊等， 特別是新型裝飾材料、波浪板的廣泛應用，也給了雕刻機更大的成長空間， 在提高了產(chǎn)品的重復性、 標準化的同時，使成品的生產(chǎn)效益得到顯著的提高。 4 、標志行業(yè)，伴隨著我國經(jīng)濟的不斷發(fā)展，日新月異的城市公共基礎 建設，街路的翻新改造，現(xiàn)代化住宅小區(qū)、星級酒店、寫字樓的不斷建設， 對一些符合潮流和標準的標識和導向系統(tǒng)產(chǎn)生了大量的需求， 其中雕刻機制 作的牌匾 標志、標牌，占據(jù)了相當大的部分。 從外部標志上對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。 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

9、胎模具，車燈模具及飾品模具加工。 7 、印刷電路板（PCB新產(chǎn)品開發(fā)中的電路制作，鉆孔、銑槽等。 8 、藝品行業(yè)，旅游市場的不斷擴大，旅客對具有當?shù)仫L情的禮物情有 獨鐘，雕刻機在這方面也大有用武之地。而且，現(xiàn)在的會議越開越多，對一 些紀念品和廣告宣傳品，流行采用雕刻制作。在戒指、鑰匙鏈、獎杯、仿水 晶擺件、打火機、皮具、手表等等都可以進行雕刻，可以體現(xiàn)一個人的個性 與品位， 對一些比較有想法的人來說， 也是獨特之處， 對這些物品施以情趣 的雕刻，迎合了人們對情感交流的需要。 9 、機械加工業(yè)，刻度盤字輪及標尺刻度。 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

10、得計算機雕刻機有了更大的用武之地。 因此，雕刻機的應用范圍還將不斷 擴大。 1.2.4 我國雕刻機的發(fā)展現(xiàn)狀 伴隨著人類社會的發(fā)展， 雕刻行業(yè)發(fā)生著巨大的變化， 現(xiàn)如今人們對雕 刻機有了全新的認識， 數(shù)控木工雕刻機、 模具雕刻機、 激光雕刻機等電腦雕 刻加工的興起與發(fā)展是時代發(fā)展的需要，電腦雕刻代替機械已是大勢所趨。 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，廣告雕刻機的使用實現(xiàn)了機械代替手工的飛躍， 電腦代替了人腦， 字體 標準規(guī)范同時又大大提高了生產(chǎn)效率。 隨著近年來我國制造業(yè)的迅速發(fā)展， 我國的雕刻機產(chǎn)業(yè)也獲得了良好的 發(fā)展機遇， 有效地促進了我國雕刻機

11、的生產(chǎn)和推廣應用。 我國的雕刻機起步 于經(jīng)濟型機床， 隨著科學技術的進步， 經(jīng)過十多年的發(fā)展， 已形成了多個國 產(chǎn)品牌的雕刻機， 如上海洛克公司生產(chǎn)的啄木鳥數(shù)控雕刻機、 北京精雕公司 生產(chǎn)的精雕數(shù)控雕刻機和南京科能公司生產(chǎn)的威克數(shù)控雕刻機等。 上述各類 型雕刻機的機床本體結構較為簡單， 控制器大多借鑒國外新技術， 采用基于 高檔的微控制器或 PC 的數(shù)控系統(tǒng)，伺服部分以步進電機細分驅(qū)動為主，可 獲得中等控制精度， 但價格比較便宜， 因此整機的性價比較高， 適用于精度 要求不太高的普及應用場合。 對高精度的雕刻加工， 目前我國尚以進口數(shù)控 雕刻機為主， 如意大利的左拉、 日本的全量等品牌的數(shù)控雕

12、刻機。 這類數(shù)控 雕刻機機床本體設計剛度好、精度高，采用伺服電機驅(qū)動，加工精度高，控 制系統(tǒng)功能全、可靠性高， 但價格昂貴，往往數(shù)倍于國產(chǎn)產(chǎn)品， 因此主要 應用于模具等高精度加工場合。 1.2.5 雕刻機的發(fā)展趨勢 雕刻機作為制造業(yè)一個有力的工具， 有著非常廣闊的發(fā)展前景， 隨著計 算機技術、電機技術、 機械技術等各個科學技術的發(fā)展， 雕刻機的功能將日 益強大，性能將更趨穩(wěn)定。雕刻機發(fā)展趨勢總結如下： 1 、更加精密 控制部分和機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)整做到誤差補償， 從而可以大幅度提 高精度，機械部分將采用更高的滾珠

13、絲杠和驅(qū)動電機， 同時裝配工藝的提高 也將進一步提高系統(tǒng)的精度。 2 、更加高效 高性能運動控制技術如DSF技術、32位單片機等的發(fā)展，驅(qū)動電機性 能的提高， 刀具性能的提高， 采用規(guī)范的軟件開發(fā)技術等等， 都將會推動雕 刻機系統(tǒng)向著高速、高效、高可能性的方向發(fā)展。 3、利用移動通訊技術和網(wǎng)絡技術飛速的發(fā)展，雕刻機將朝著數(shù)字化、 網(wǎng)絡化的方向發(fā)展。 .專業(yè)整理. 本課題是三軸全動式雕刻機設計。傳統(tǒng)通用機床中的雕刻機床大都采用 C形結構，或龍門結構，其運動模塊通常采用動主軸與動件組合的模式，這 種模式已非常成熟。但是在以小型零件為加工對象的條件下， 進給軸要求的 行程短，而因材料的多樣

14、化，主軸功率卻不小。為此設計主軸固定型全動件 三軸雕刻機。通過計算完成對三軸全動件雕刻機設計的可行性進行判定， 對 臥式三軸全動件雕刻機結構設計有一個直觀的認識和理解， 讓自己所學的理 論知識得到升華。 二、研究的基本內(nèi)容，擬解決的主要問題 本次畢業(yè)設計是完成整個設備的機械部分設計。 主要內(nèi)容是對其中的動 力匹配、線軌選配、絲杠選配及運動部件內(nèi)的配合關系設定以及運動空間的 校核。 其中的關鍵和難點問題是滿足額定載荷的情況下對整體布局、 主軸箱、 工作臺的設計，以及動力選配，導軌絲杠的選配。 三、研究步驟、方法及措施（研究框架、技術路線和基本思路、方法；課題 的創(chuàng)新及預期成果） 1

15、. 研究步驟與方法： ⑴ 收集相關資料，了解其發(fā)展狀況及改進空間，總結并撰寫開題報告 和文獻綜述。 ⑵ 確定機構方案設計及實施的可行性。 ⑶結構設計，參數(shù)計算，選型校核。 ⑷ 進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，并準備答辯的ppt。 四、研究工作進度 周 內(nèi)容 1 完成文獻檢索整理文獻 2 基本完成文獻綜述、開題報口 3 修改文獻綜述、開題報告 4 完成PPT文擋制作，準備第一次節(jié)點考核  .專業(yè)整理. 5 閱讀圖紙，準備計算參數(shù) 6 完成設計計算 7-8 整體布局，圖紙繪制 9-10 完成整體圖紙

16、 11-12 主要零件圖的繪制 13 整理、修改、完成圖紙 14 個人審圖準備論文 15 圖紙互審及論文整理 16 寫計算說明 17 PPT進行最終答辯 五、主要參考文獻 [1] 《機床設計手冊》編寫組編?機床設計手冊.1978 [2] 孫健.機械制造工藝學.1982 [3] 機械設計手冊編委會.機械設計手冊.2007 [4] 王光斗,王春福主編.機床夾具設計手冊.2000 ⑸ 林美珍,卞慰萱.YAG激光雕刻機系列.2003 .專業(yè)整理 . [6] DIGRA 系統(tǒng)與數(shù)字式電子雕刻機 .2003 [7] 張策, 黃琪. 電子雕刻機雕刻頭研究現(xiàn)

17、狀與發(fā)展 .Vol.26 No2 2005:45-46. [8] 徐萍. CIMT2009 數(shù)控雕刻機展品簡評 . 2009. [9] 安振國. 吳善旺: 探尋雕刻的快捷方式 (J). 中國發(fā)明與專利 .2011 [10] 吳天強, 李軍.基于數(shù)控雕刻機的綜合實訓平臺設計 .2010 [11] 龔志遠. 小型雕刻機的設計 . 2011 [12] 李士弘, 寧生科, 馬保吉等 . 一種小型數(shù)控雕刻機機械結構優(yōu)化設 計..2010 [13] 阮鴻雁, 陳建利, 陳俊強等. 基于 SimMechaniics ?的液壓挖掘機機構 建模.2009 [14] 孫奎, 謝宗武 , 劉宏. 一種新的機器人動力學仿真分析方法 .2008 指導教師簽字： .專業(yè)整理 . 年月日 六、系級教學單位審核意見： 審查結果： □ 通過 □ 完善后通過 □ 未通過 負責人簽字： 年月日 說明： 1. 開題報告版面設置為：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. 開題報告正文標題及內(nèi)容，宋體，小四號，行間距為固定值 20 磅。 3. 畢業(yè)設計（論文）開題報告一般不少于 1000 字。 4. 頁面不夠可加頁