微型雕刻機總體及數(shù)控系統(tǒng)選用設(shè)計
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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(jìn)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(jìn)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(jìn)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)脑恚涔ぷ鬟^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(jìn)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(jìn)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(jìn)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(jìn)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(jìn)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(jìn)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(hù)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(hù);
所設(shè)計的雕刻機符合工藝流程的要求。
四、課題進(jìn)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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