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1、數(shù)控激光切割機(jī)設(shè)計開題報告 畢業(yè)設(shè)計開題報告 題 目 300x400 數(shù)控激光切割機(jī)設(shè)計 姓 名 教育層次 學(xué) 號 省級電大 專 業(yè) 機(jī)械設(shè)計制造及自動化 分 校 指導(dǎo)教師 教 學(xué) 點 論文（設(shè)計）題目300X400數(shù)控激光切割機(jī)設(shè)計 文獻(xiàn)綜述 : 1. 課題目的、意義 激光切割的適用對象主要是難切割材料，如高強(qiáng)度、高韌性材料以及精密細(xì)小 和形狀復(fù)雜的零件，因而數(shù)控激光切割在我國制造業(yè)中正發(fā)揮出巨大的優(yōu)越性。 本文設(shè)計了一臺單片機(jī)控制的數(shù)控激光切割機(jī)床，主要完成了 : 機(jī)床整體結(jié)構(gòu) 設(shè)計，Z軸、XY軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計計算、滾珠絲杠、直線滾動導(dǎo)軌的選擇及其強(qiáng)度分析 以步進(jìn)電機(jī)為進(jìn)給

2、驅(qū)動的驅(qū)動系統(tǒng)及其傳動機(jī)構(gòu)的分析設(shè)計計算；以89C51為主控 芯片的數(shù)控系統(tǒng)硬件電路設(shè)計、系統(tǒng)初始化設(shè)計及系統(tǒng)軟件方案設(shè)計和步進(jìn)電機(jī)的 控制程序設(shè)計。 激光切割機(jī)是光、機(jī)、電一體化高度集成設(shè)備，科技含量高，與傳統(tǒng)機(jī)加工相 比，激光切割機(jī)的加工精度更高、柔性化好，有利于提高材料的利用率，降低產(chǎn)品 成本，減輕工人負(fù)擔(dān)，對制造業(yè)來說，可以說是一場技術(shù)革命。 激光切割的適用對象主要是難切割材料，如高強(qiáng)度、高韌性、高硬度、高脆 性、磁性材料，以及精密細(xì)小和形狀復(fù)雜的零件。激光切割技術(shù)、激光切割 機(jī)床正在各行各業(yè)中得到廣泛的應(yīng)用。因此研究和設(shè)計數(shù)控激光切割有很強(qiáng)的 現(xiàn)實意義。微機(jī)控制技術(shù)正在發(fā)揮出巨

3、大的優(yōu)越性。 2. 相關(guān)研究動態(tài)，國內(nèi)外現(xiàn)狀 : 激光被譽為二十世紀(jì)最重大的科學(xué)發(fā)現(xiàn)之一，它剛一問世就引起了材料科學(xué)家 的高度重視。1971年11月，美國通用汽車公司率先使用一臺 250W CO激光器進(jìn) 行利用激光輻射提高材料耐磨性能的試驗研究，并于 1974年成功地完成了汽車轉(zhuǎn) 向器殼內(nèi)表面 （ 可鍛鑄鐵材質(zhì) ）激光淬火工藝研究，淬硬部位的耐磨性能比未處理之 前提高了 10倍。這是激光表面改性技術(shù)的首次工業(yè)應(yīng)用。多年以來，世界各國投 入了大量資金和人力進(jìn)行激光器、激光加工設(shè)備和激光加工對材料學(xué)的研究，促使 激光加工得到了飛速發(fā)展，并獲得了巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。如今在中國，激 光技術(shù)已

4、在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、醫(yī)學(xué)、軍工以及人們的現(xiàn)代生活中得到廣泛的應(yīng)用，并且 正逐步實現(xiàn)激光技術(shù)產(chǎn)業(yè)化，國家也將其列為“九五”攻關(guān)重點項目之一?！笆?五”的主要工作是促進(jìn)激光加工產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，保持激光器年產(chǎn)值 20, 的平均增長 率，實現(xiàn)年產(chǎn)值 200 億元以上 ; 在工業(yè)生產(chǎn)應(yīng)用中普及和推廣加工技術(shù)，重點完成 電子、汽車、鋼鐵、石油、造船、航空等傳統(tǒng)工業(yè)應(yīng)用激光技術(shù)進(jìn)行改造的示范工 程; 為信息、材料、生物、能源、空間、海洋等六大高科技領(lǐng)域提供嶄新的激光設(shè) 備和儀器。 數(shù)控化和綜合化把激光器與計算機(jī)數(shù)控技術(shù)、先進(jìn)的光學(xué)系統(tǒng)以及高精度和自 動化的工件定位相結(jié)合，形成研制和生產(chǎn)加工中心，已成為激光加工發(fā)展的

5、一個重 要趨勢。 1.3 設(shè)計任務(wù) 本次設(shè)計任務(wù)是設(shè)計一臺單片機(jī) （89C51 主控芯片 ）控制激光切割機(jī)床，主要設(shè) 計對象是XY工作臺部件及89C51單片機(jī)控制原理圖。而對激光切割機(jī)其他部件如 冷水機(jī)、激光器等不作為設(shè)計內(nèi)容要求，只作一般了解。單片機(jī)對 XY工作臺的 縱、橫向進(jìn)給脈沖當(dāng)量0.001mm/ pluse。工作臺部件主要構(gòu)件為滾珠絲杠畐寸、滾 動直線導(dǎo)軌副、步進(jìn)電機(jī)、工作臺等。設(shè)計時應(yīng)兼顧兩方向的安裝尺寸和裝配工 -f-p 乙。 1.4總體設(shè)計方案分析 參考數(shù)控激光切割機(jī)的有關(guān)技術(shù)資料，確定總體方案如下 ： 采用89C51主控芯片對數(shù)據(jù)進(jìn)行計算處理，由I/O接口

6、輸出控制信號給驅(qū) 動器，來驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)，經(jīng)齒輪機(jī)構(gòu)減速后，帶動滾珠絲杠轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)進(jìn)給。 微機(jī)控制線路圖參考MCS,51系列單片機(jī)控制XY工作臺線路圖。 步進(jìn)電機(jī)參照RORZ株式會社的產(chǎn)品樣本選取，以保證質(zhì)量和運行精度 ，同時 驅(qū)動器也選用RORZ的配套驅(qū)動器產(chǎn)品。 滾珠絲杠的生產(chǎn)廠家很多，本設(shè)計參照了漢江機(jī)床廠、南京工藝裝備制造廠的 樣本資料，力求從技術(shù)性能、價格狀況、通用互換性等各方面因素考慮，最后選用 南京工藝裝備廠的FFZD系列滾珠絲杠，即內(nèi)循環(huán)墊片預(yù)緊螺母式滾珠絲杠副。 本設(shè)計棄用Z80,而選用單片機(jī)。單片機(jī)體積小、抗干擾能力強(qiáng)，對環(huán)境要求 不高，可靠性高，靈活性好，性價比

7、大大超過了 Z80。比較后選用89C51 2為主芯片。在使用過程中 89C51雖有4K的FLASH（EPROM）但考慮實際情況 需配備EPRO和RAM并要求時序配備。選晶體頻率為 6MHz 89C51讀取時間約為 3t，則t,480ns ,常用EPRO讀取時間約為200~450ns。89C51的讀取時間應(yīng)大于 ROMS求的讀取時間。89C51的讀寫時間約為4T,則TR,660ns, TW=800ns常用 RAM賣寫時間為200ns左右，均滿足要求。根據(jù)需要，擴(kuò)展 I/O接口 8155,因顯示 數(shù)據(jù)主要為數(shù)字及部分功能字，為簡化電路采用 LED顯示器。鍵盤采用非編碼式矩 陣電路。為防止強(qiáng)電干

8、擾，采用光電隔離電路。 進(jìn)程計劃 : 1.2008.10.15 2008.1 1 .1 5 查閱、搜索相關(guān)資料和專業(yè)英語翻譯 ; 2.2008.11.16 2008.1 1 .31 畢業(yè)實習(xí)與調(diào)研及開題報告階段 ; 3.2008.12.03 2009.1.19 畢業(yè)設(shè)計主要工作階段，完成各種運動和 動力設(shè)計計算、校核及所有圖紙 ; 4.2008.01.21 2008.02.02 完成說 明書的編寫和收尾工作。 指導(dǎo)教師意見 : 簽名 : 年 月 日 開題報告會紀(jì)要 時地間點 姓 名 職務(wù)（職稱） 姓 名 職務(wù)（職稱） 姓 名 職務(wù)（職稱） 與 會 人 員 會議 記錄摘要 : 會議主持人 : 記 錄 人 : 年月日系 作負(fù)責(zé)人簽名 : 小 年 月 日 組 、、八 意 見