三維數(shù)控雕刻機(jī)的設(shè)計(jì)含開題及6張CAD圖
三維數(shù)控雕刻機(jī)的設(shè)計(jì)含開題及6張CAD圖,三維,數(shù)控,雕刻,設(shè)計(jì),開題,CAD
XX設(shè)計(jì)(XX)開題報(bào)告
XX設(shè)計(jì)(論文)題目:三維數(shù)控雕刻機(jī)設(shè)計(jì)
學(xué) 生:
指 導(dǎo) 教 師:
專 業(yè) 班 級(jí)
20XX年 4 月 3 日
1. 課題名稱:
三維數(shù)控雕刻機(jī)設(shè)計(jì)
2.課題研究背景:
(1) 雕刻機(jī)的起源 雕刻可以追溯到遠(yuǎn)古時(shí)期,母系氏族時(shí)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(guó)北宋時(shí)期便發(fā)明了活字印刷,這里刻的字應(yīng)屬于雕刻的范疇。隨著時(shí)代的發(fā)展,我國(guó)的雕刻藝術(shù)日益精湛,玉雕、象牙雕、紅木雕、篆刻泥人雕等手工雕刻技術(shù)都可以堪稱一絕。 傳統(tǒng)雕刻加工業(yè)是一門技術(shù)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, 制品的隨意性強(qiáng)、一致性差,嚴(yán)重制約了雕刻行業(yè)的發(fā)展。這使得雕刻機(jī)的產(chǎn)生成為必然。 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,可謂雕刻的使用無處不在。 雕刻機(jī),顧名思義就是用機(jī)械代替人工進(jìn)行雕刻的設(shè)備。 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)高科技群體飛速發(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-2.5D-3D加工的變革,功能完善、性格穩(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。
(2) 我國(guó)雕刻機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀 伴隨著人類社會(huì)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(duì)雕刻機(jī)有了全新的認(rèn)識(shí),數(shù)控木工雕刻機(jī)、模具雕刻機(jī)、激光雕刻機(jī)等電腦雕刻加工的興起與發(fā)展是時(shí)代發(fā)展的需要,電腦雕刻代替機(jī)械已是大勢(shì)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(jī),廣告雕刻機(jī)的使用實(shí)現(xiàn)了機(jī)械代替手工的飛躍,電腦代替了人腦,字體標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范同時(shí)又大大提高了生產(chǎn)效率。 隨著近年來我國(guó)制造業(yè)的迅速發(fā)展,我國(guó)的雕刻機(jī)產(chǎn)業(yè)也獲得了良好的發(fā)展機(jī)遇,有效地促進(jìn)了我國(guó)雕刻機(jī)的生產(chǎn)和推廣應(yīng)用。我國(guó)的雕刻機(jī)起步于經(jīng)濟(jì)型機(jī)床,隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步,經(jīng)過十多年的發(fā)展,已形成了多個(gè)國(guó)產(chǎn)品牌的雕刻機(jī),如上海洛克公司生產(chǎn)的啄木鳥數(shù)控雕刻機(jī)、北京精雕公司生產(chǎn)的精雕數(shù)控雕刻機(jī)和南京科能公司生產(chǎn)的威克數(shù)控雕刻機(jī)等。上述各類型雕刻機(jī)的機(jī)床本體結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單,控制器大多借鑒國(guó)外新技術(shù),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(jìn)電機(jī)細(xì)分驅(qū)動(dòng)為主,可獲得中等控制精度,但價(jià)格比較便宜,因此整機(jī)的性價(jià)比較高,適用于精度要求不太高的普及應(yīng)用場(chǎng)合。對(duì)高精度的雕刻加工,目前我國(guó)尚以進(jìn)口數(shù)控雕刻機(jī)為主,如意大利的左拉、日本的全量等品牌的數(shù)控雕刻機(jī)。這類數(shù)控雕刻機(jī)機(jī)床本體設(shè)計(jì)剛度好、精度高,采用伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng),加工精度高,控制系統(tǒng)功能全、可靠性高, 但價(jià)格昂貴,往往數(shù)倍于國(guó)產(chǎn)產(chǎn)品, 因此主要應(yīng)用于模具等高精度加工場(chǎng)合。
(3)雕刻機(jī)在國(guó)內(nèi)外的發(fā)展歷史 十八世紀(jì)末,莫茲利決定使用機(jī)械工具來協(xié)助生產(chǎn),之后的十六年,發(fā)明了精密的工具機(jī),新式機(jī)床從此誕生了。從十八世紀(jì)中葉工業(yè)革命開始,外國(guó)幾乎一直是機(jī)械工業(yè)的領(lǐng)導(dǎo)者。其成熟的理論、雄厚的教育,是科技進(jìn)步的助推器。強(qiáng)大的研發(fā)實(shí)力使雕刻機(jī)的不僅在結(jié)構(gòu)分析、設(shè)計(jì),也在運(yùn)動(dòng)學(xué)分析、仿真等方面取得豐碩成績(jī),在功能、應(yīng)用領(lǐng)域等方面也有深入的研究與實(shí)際的應(yīng)用。 機(jī)電一體化產(chǎn)品當(dāng)中,雕刻機(jī)是典型的一例,其技術(shù)是隨著數(shù)控技術(shù)的發(fā)展而逐漸得到發(fā)展的。雕刻機(jī)本是銑床的縮小化產(chǎn)品。面對(duì)多樣化的市場(chǎng)和個(gè)性化的需求,小型雕刻機(jī)也逐漸被細(xì)分化。盡管不同領(lǐng)域有著相異的應(yīng)用,但就技術(shù)而言,趨于集成化。故而,從宏觀的方面來說,跨領(lǐng)域技術(shù)的集成,推動(dòng)著各領(lǐng)域的發(fā)展。反過來,各領(lǐng)域的技術(shù)有了長(zhǎng)足的發(fā)展與進(jìn)步,便會(huì)促進(jìn)跨界的合作。
3課題研究意義:
研究雕刻機(jī)的目的和意義 建國(guó)六十年來,我國(guó)的機(jī)械工業(yè)雖然已經(jīng)有了較大的發(fā)展,具備了一定的基礎(chǔ)和規(guī)模,初步滿足國(guó)民經(jīng)濟(jì)和人民生活的需要。但隨著世界科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展,我國(guó)機(jī)械工業(yè)的技術(shù)水平和生產(chǎn)能力與工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家相比還存在相當(dāng)大的差距。因此,在我國(guó)以新技術(shù)改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)和開發(fā)高技術(shù)含量的新產(chǎn)品,已成為當(dāng)前機(jī)械工業(yè)以至各傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)密切關(guān)注和改革的焦點(diǎn)。 機(jī)電一體化技術(shù)是機(jī)械技術(shù)和電子技術(shù)的有機(jī)結(jié)合,它包括機(jī)械、電子、計(jì)算機(jī)和自動(dòng)控制技術(shù)。它從系統(tǒng)工程的觀點(diǎn)出發(fā),使產(chǎn)品或系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)整體優(yōu)化。近年來,世界上各發(fā)達(dá)國(guó)家競(jìng)相發(fā)展機(jī)電一體化技術(shù),以提高制造技術(shù)水平,實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)系統(tǒng)向柔性化、智能化發(fā)展。機(jī)電一體化技術(shù)給傳統(tǒng)的機(jī)械工業(yè)帶來了革命性的變革和驚人的效益,使產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、生產(chǎn)方式和管理體制發(fā)生深刻的變化。機(jī)電一體化是當(dāng)今世界機(jī)械工業(yè)技術(shù)和產(chǎn)品發(fā)展的主要趨勢(shì),也是我國(guó)機(jī)械工業(yè)發(fā)展的必由之路。
4.文獻(xiàn)查閱概況
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文獻(xiàn)總結(jié):從文獻(xiàn)中我了解到對(duì)數(shù)控加工設(shè)備小型雕刻機(jī)的發(fā)展歷史、 現(xiàn)狀以及應(yīng)用前景進(jìn)行了簡(jiǎn)要的概述, 分析了機(jī)電一體化、信息化、互聯(lián)網(wǎng)、集成化、智能化等技術(shù)對(duì)于機(jī)械加工設(shè)備的重要性; 其次,介紹了小型雕刻機(jī)這一類數(shù)控加工設(shè)備在不同領(lǐng)域應(yīng)用的特點(diǎn);最后簡(jiǎn)要說明了對(duì) 小型雕刻機(jī)的研制,其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和運(yùn)動(dòng)學(xué)分析。通過查閱資料使我對(duì)小型雕刻機(jī)有了很深的了解,這對(duì)我后面的畢業(yè)設(shè)計(jì)有了很大的幫助。
[12]徐灝.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) 北京:北京機(jī)械工業(yè)出版社. 2001.
5.設(shè)計(jì)(論文)的主要內(nèi)容
一臺(tái)經(jīng)濟(jì)型三維雕刻機(jī)的開發(fā)過程, 包括系統(tǒng)的總體布局、結(jié)構(gòu)方案的確定、數(shù)控系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)方式選擇、機(jī)械系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程和控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程以及“三維雕刻”插補(bǔ)算法的選擇、分析和實(shí)現(xiàn)過程。
在設(shè)計(jì)過程中對(duì)所設(shè)計(jì)的機(jī)床原有功能基礎(chǔ)上進(jìn)行合理的綠色改造,從產(chǎn)品的設(shè)計(jì)開始,材料選用、制造、使用過程直至產(chǎn)品報(bào)廢回收,形成綠色的全過程。
本設(shè)計(jì)的任務(wù)精度不很高、負(fù)載變化也不大,以經(jīng)濟(jì)性為主要考慮因素。
所設(shè)計(jì)的經(jīng)濟(jì)型雕刻機(jī)總體布局要滿足以下幾點(diǎn)基本要求:
1) 必須滿足加工范圍、工作精度、生產(chǎn)率和經(jīng)濟(jì)性等各種要求;
2) 確保實(shí)現(xiàn)既定工藝方法所要求的工件和刀具的相對(duì)位置與相對(duì)運(yùn)動(dòng)。在經(jīng)濟(jì)、合理的條件下,盡量采用較短的傳動(dòng)鏈,以簡(jiǎn)化機(jī)構(gòu),提高傳動(dòng)精度和傳動(dòng)效率;
3) 確保雕刻機(jī)具有與所要求的加工精度相適應(yīng)的剛度、抗振性、熱變形和噪聲水平;
4) 應(yīng)便于觀察加工過程;便于操作、調(diào)整和維修;便于輸送、裝卸工件和清理;能夠確保安全;
5) 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,合理可靠,便于加工和裝配;
6) 體積小,質(zhì)量輕,節(jié)約原材料,降低制造成本,縮小占地面積,外型美觀大方。
一,主軸系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
1,主軸的選擇:專用主軸是一套組件,它包括電主軸本身及其附件:電主軸、高頻變頻裝置、油霧潤(rùn)滑器、冷卻裝置、內(nèi)置編碼器、換刀裝置等。
2,控制系統(tǒng):調(diào)整轉(zhuǎn)速適合不同材質(zhì)的工件加工。
3,刀具選擇:雕刻機(jī)刀具種類繁多,需要根據(jù)不同場(chǎng)合,選擇合適的刀具。
二,運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng):
專業(yè)的雕刻機(jī)大都采用運(yùn)動(dòng)控制卡組成其運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)。運(yùn)動(dòng)控制卡基于DSP芯片,是一種實(shí)時(shí)的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng),控制精度很高,但價(jià)格昂貴。自制的大都給予PC電腦進(jìn)行運(yùn)動(dòng)控制,這類控制系統(tǒng)主要由運(yùn)動(dòng)控制軟件、三軸驅(qū)動(dòng)電路以及步進(jìn)電機(jī)組成。
三,插補(bǔ)算法設(shè)計(jì):
插補(bǔ)有直線插補(bǔ)、圓弧插補(bǔ)、拋物線插補(bǔ)和螺旋線插補(bǔ)等多種方式。直線插補(bǔ)算法簡(jiǎn)單, 比較適合應(yīng)用于單片機(jī)系統(tǒng)。傳統(tǒng)的幾種直線脈沖增量插補(bǔ)算法每次定時(shí)中斷只對(duì)一個(gè)或最多兩個(gè)坐標(biāo)進(jìn)行插補(bǔ), 不僅效率低下, 精度也不高,三維雕刻機(jī)上運(yùn)用效果不太理想。因此, 要實(shí)現(xiàn)三坐標(biāo)控制三坐標(biāo)聯(lián)動(dòng), 使之能夠兼顧雕刻的速度和精度, 就需要一種新的插補(bǔ)算法。
例如,采用的是基于Bresenham 算法的直線脈沖增量插補(bǔ)方法, 在三維情況下生成空間直線。同傳統(tǒng)的幾種直線脈沖增量差補(bǔ)算法相比, 基于Bresenham 算法的直線脈沖增量插補(bǔ)方法具有以下優(yōu)點(diǎn): 1) 插補(bǔ)效率高。由于該算法可以在一次定時(shí)中斷中同時(shí)對(duì)三個(gè)坐標(biāo)進(jìn)行計(jì)算處理, 因此效率大大提高了; 2) 插補(bǔ)誤差小。對(duì)于二維直線,最大理論誤差為0. 5; 對(duì)于三維直線, 最大理論誤差為2/ 2, 即0. 707 。
6.設(shè)計(jì)(論文)提交形式
1,雕刻機(jī)總裝配圖1張;
2,零件圖若干張;
3,設(shè)計(jì)計(jì)算說明書1份。
7. 進(jìn)度安排
第四周 收集資料,閱讀文獻(xiàn)
第五周 編制開題報(bào)告;
第六周 外文翻譯;
第七周 總體方案設(shè)計(jì);
第八周 雕刻機(jī)基本理論分析;
第九周 雕刻機(jī)的整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì);
第十周 雕刻機(jī)主要部件的設(shè)計(jì);
第十一周 零件受力分析與計(jì)算和強(qiáng)度校核;
第十二周 總裝圖草圖的繪制;
第十三周 總裝圖的繪制;
第十四周 零件圖的繪制;
第十五周 檢查設(shè)計(jì),準(zhǔn)備編寫說明書對(duì)設(shè)計(jì)中的錯(cuò)誤進(jìn)行修正;
第十六周 整理說明書;
第十七周 編寫設(shè)計(jì)計(jì)算說明書,形成畢業(yè)設(shè)計(jì)全部文件,準(zhǔn)備答辯;
第十八周 畢業(yè)答辯。
8. 指導(dǎo)教師意見
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20 年 月 日
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三維數(shù)控雕刻機(jī)的設(shè)計(jì)含開題及6張CAD圖,三維,數(shù)控,雕刻,設(shè)計(jì),開題,CAD
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