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大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)
xxxx 大 學(xué)
本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開題報(bào)告
（200x屆）
學(xué) 院（部）：
專 業(yè)：
學(xué) 生 姓 名：
班 級(jí)：
學(xué)號(hào)
指導(dǎo)教師姓名：
職稱
200x年1月18日
大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)
題目：雕刻機(jī)運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
1. 結(jié)合課題任務(wù)情況，查閱文獻(xiàn)資料，撰寫1500～2000字左右的文獻(xiàn)綜述。
1)．雕刻機(jī)的應(yīng)用發(fā)展現(xiàn)狀
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，可謂雕刻的使用范圍無(wú)處不在[1][2][3]。
2)．雕刻機(jī)的歷史背景
1938年世界第一臺(tái)手動(dòng)雕刻機(jī)在法國(guó)“嘉寶”問世，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)、日本和法國(guó)等國(guó)也開始研制。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)高技術(shù)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(jià)格合理成為雕刻機(jī)研制的基本要求[1][2][4]。
3)．雕刻機(jī)機(jī)械結(jié)構(gòu)的分析和設(shè)計(jì)
這一部分主要是研究確定總體布局、主運(yùn)動(dòng)方案、進(jìn)給運(yùn)動(dòng)方案、加工刀具固定方案以及材料固定方案。
(1).總體結(jié)構(gòu)
機(jī)械本體部分是雕刻機(jī)的骨架，有底座、立柱、工作臺(tái)、機(jī)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(hù)件用塑料件和飯金件制造，用標(biāo)準(zhǔn)的緊固件和定位銷連接。
(2).主運(yùn)動(dòng)方案
雕刻機(jī)主運(yùn)動(dòng)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(jī)帶動(dòng)主軸機(jī)構(gòu)。專用的雕刻頭雖然必須配以與之配套的變頻調(diào)速裝置，價(jià)格也相對(duì)昂貴。但直流電機(jī)的速度不夠，要配以帶輪變速才可以。因此，從結(jié)構(gòu)復(fù)雜度來(lái)看，用專用的電機(jī)直接接刀具要簡(jiǎn)單很多[3][5]。
(3).進(jìn)給運(yùn)動(dòng)方案
由上所述，采用橫梁移動(dòng)、工作臺(tái)固定實(shí)現(xiàn)相對(duì)運(yùn)動(dòng)的方式，機(jī)頭在橫梁上移動(dòng)(X向)，實(shí)現(xiàn)雕刻寬度; 橫梁在底座上移動(dòng)(Y向)，實(shí)現(xiàn)雕刻長(zhǎng)度;主軸組件上下移動(dòng)(Z向)，實(shí)現(xiàn)雕刻深度。其中橫梁移動(dòng)是靠滾珠絲杠來(lái)實(shí)現(xiàn)的。
滾珠絲杠副具有以下特點(diǎn):
①傳動(dòng)效率高達(dá)85%一98%。
②運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，啟動(dòng)無(wú)顫動(dòng)低速無(wú)爬行。
③正傳動(dòng)與逆?zhèn)鲃?dòng)的傳動(dòng)效率幾乎相同。
④可預(yù)緊。
⑤定位精度和重復(fù)定位精度高。
⑥同步性好。
⑦使用壽命長(zhǎng)。
⑧使用可靠，潤(rùn)滑簡(jiǎn)單，維修方便。
因此各運(yùn)動(dòng)鏈中傳動(dòng)件均采用滾珠絲杠副。步進(jìn)電機(jī)通過(guò)同步帶和滾珠絲杠副連接，可選擇合適的傳動(dòng)比和隔斷電機(jī)振動(dòng)，使保證運(yùn)動(dòng)的傳遞平穩(wěn)，結(jié)構(gòu)較為緊湊。
由于滾動(dòng)直線導(dǎo)軌副具有以下特點(diǎn),因此各運(yùn)動(dòng)鏈中支承件均采用該導(dǎo)軌。
①摩擦系數(shù)小，運(yùn)動(dòng)靈活。
②動(dòng)、靜摩擦系數(shù)基本相同，因而啟動(dòng)阻力小，且不易發(fā)生爬行。
③可以預(yù)緊，剛度高。
④壽命長(zhǎng)。定位精度和重復(fù)定位精度高。
⑥使用可靠，潤(rùn)滑方便。
(4).加工刀具方案
加工非金屬的刀具與標(biāo)準(zhǔn)刀具在參數(shù)上有較大不同，因此需要自制或外購(gòu)。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(jù)實(shí)際加工的需要進(jìn)行選用。刀具按材質(zhì)可分為高速鋼刀具、硬質(zhì)合金刀具和金剛石刀具，以滿足加工不同材質(zhì)工件的需要。刀具的安裝采用主軸前端用彈性?shī)A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?shī)A頭[4]。
(5).加工材料固定方案
雕刻機(jī)的工作臺(tái)面上兩邊有參考標(biāo)尺用作參考，當(dāng)在臺(tái)面中放置工件時(shí)使之與零點(diǎn)絕對(duì)坐標(biāo)軸相應(yīng)平行。工作臺(tái)面上還設(shè)計(jì)有多條T型槽，對(duì)于較小和較輕的工件可用雙面膠帶將之粘貼在工作臺(tái)平面上即可;對(duì)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(dòng)作時(shí)對(duì)刀具和主軸造成危害。
(6).其它
將控制箱內(nèi)置，節(jié)省整機(jī)空間，同時(shí)采用抽屜式，方便調(diào)試和維修;急停開關(guān)和操作面板分別置于雕刻機(jī)前端的左右兩側(cè)，方便用戶的操作使用[3]。
本設(shè)計(jì)主要是確定總體布局、主運(yùn)動(dòng)方案、進(jìn)給運(yùn)動(dòng)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(xiàn)：
[1] 張 昱. 三維機(jī)械雕刻機(jī)的研制[C].合肥：合肥工業(yè)大學(xué)出版社，2002.
[2] 張昱，劉志鋒.經(jīng)濟(jì)型三維機(jī)械雕刻機(jī)的開發(fā)[J]。機(jī)械制造與研究.2006.
[3] 夏長(zhǎng)植, 居榮華, 張一寧. FTDK5416雕刻機(jī)機(jī)械結(jié)構(gòu)的改進(jìn)設(shè)計(jì)[J]. 包裝與食品機(jī)械 , 2002,(01)
[4] 李元強(qiáng), 那明君, 楊曉麗, 張惠友. 仿形雕刻機(jī)的設(shè)計(jì)[J]. 農(nóng)機(jī)化研究 , 2004,(04)
[5] 王波. 龍門式雕刻機(jī)Z向機(jī)構(gòu)參數(shù)化設(shè)計(jì)研究[D]南京理工大學(xué) , 2007
2. 選題依據(jù)、主要研究?jī)?nèi)容、研究思路及方案
選題依據(jù)、主要研究?jī)?nèi)容 ：
隨著雕刻機(jī)的應(yīng)用日益廣泛，市場(chǎng)需求量越來(lái)越大，然而日前市場(chǎng)上的雕刻機(jī)價(jià)格太高，從而影響了雕刻機(jī)的普及，因此，本設(shè)計(jì)主要目的是研究一種小型的經(jīng)濟(jì)型雕刻機(jī)。主要研究的內(nèi)容是確定總體結(jié)構(gòu)、主運(yùn)動(dòng)方案、進(jìn)給運(yùn)動(dòng)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(shè)計(jì)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(jié)構(gòu)型式和參數(shù)、直線導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu)型式和參數(shù)、主電機(jī)的結(jié)構(gòu)型式和參數(shù)、步進(jìn)電機(jī)的結(jié)構(gòu)型式和參數(shù)、主運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的傳遞方式和轉(zhuǎn)速范圍等。為了解決這些問題，首先是收集或查閱雕刻機(jī)運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)相關(guān)資料，然后對(duì)雕刻機(jī)運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)及計(jì)算，接著完成雕刻機(jī)的裝配圖、運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)部件圖和刀夾部件圖及相關(guān)零件圖，最后編寫一篇設(shè)計(jì)說(shuō)明書。
3.工作進(jìn)度及具體安排
第七學(xué)期 16~19周 收集資料、文獻(xiàn)綜述、開題報(bào)告
第八學(xué)期 1~3 周 總體結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì)、外文翻譯
4~8 周 雕刻機(jī)設(shè)計(jì)，主要零部件設(shè)計(jì)
9~11 周 完成相關(guān)零部件圖紙繪制
12~13周 設(shè)計(jì)修改完善
14~15周 撰寫畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書
4.指導(dǎo)教師意見
指導(dǎo)教師：
年 月 日