小型雕刻機研制-方案設(shè)計與控制設(shè)計說明書
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XXXX
XXX(設(shè)計)
開題報告
題 目:
小型雕刻機研制-方案設(shè)計與控制設(shè)計
姓 名:
學(xué) 院:
專 業(yè):
班 級:
學(xué) 號:
指導(dǎo)教師:
職稱:
20XX年02月05日
XXX
本課題的意義、國內(nèi)外研究概況、應(yīng)用前景等(列出主要參考文獻)
本課題的意義
隨著電子技術(shù)的發(fā)展,機電一體化產(chǎn)品在我們生活中占的比例越來越高,機電一體化技術(shù)對于我們的生產(chǎn)和制造發(fā)揮著越來越重要的作用。小型雕刻機屬于典型的機電一體化產(chǎn)品。它的設(shè)計和制造包含著豐富的機電一體化技術(shù)。可謂麻雀雖小,五臟俱全。數(shù)控雕刻機從上世紀(jì)70年代[1]出現(xiàn)以來,經(jīng)過幾十年的發(fā)展、改進,不管是在硬件還是在軟件上都已經(jīng)發(fā)展到一定的高度。美國“雕霸”、法國“嘉寶”和日本“御牧”以及北京“精雕”、上?!白哪绝B”可謂已把雕刻機做到極致[2]。目前雕刻機的研究主要往專用機方向發(fā)展。作為一名本科生,研制雕刻機的直接目的在于實踐機械設(shè)計、機械制造、機電一體化技術(shù)等理論知識。其重大意義在于為下一步研制更高級的機電一體化產(chǎn)品奠定厚實的基礎(chǔ)。
就小型雕刻機的整個研制工程,從設(shè)計、制作、調(diào)試到總結(jié),每一個環(huán)節(jié)都是對大學(xué)四年來所學(xué)知識的鞏固和應(yīng)用。通過這個項目的鍛煉,個人的能力必定能得到很大的提高。因此從培養(yǎng)個人能力的角度來說,做這樣種課題是非常有意義和必要的。
國內(nèi)外研究概括
雕刻是一門非常久遠(yuǎn)的技術(shù),遠(yuǎn)古時代的一些生活用品就已經(jīng)用到了雕刻技術(shù)。而雕刻機則到上世紀(jì)70年代,為適應(yīng)工業(yè)化大批量生產(chǎn)的需要才出現(xiàn)。雕刻機的發(fā)展非常迅速,尤其是上世紀(jì)90年代以來,隨著微電子技術(shù)和微型計算機技術(shù)的飛速發(fā)展,使雕刻機產(chǎn)生了質(zhì)的飛躍。從最初的 2D 到 2.5D 再到 3D ,雕刻機的功能越來越完善、性能越來越穩(wěn)定、造型更美觀和價格卻逐步下降,越來越合理。到1999年,雕刻機行業(yè)主要向數(shù)據(jù)系統(tǒng)開放化、通用化,制版無膠片化,電雕頭高速化,試雕自動化這幾個方向發(fā)展[1]。如今雕刻機的功能無論是在軟件還是在硬件上都基本上做到了極致。雕刻機的價格也非常得低。很多雕刻機的技術(shù)資料在網(wǎng)上流傳,使雕刻機成為熱門的DIY項目。商業(yè)的雕刻機研究主要往專用機方向發(fā)展,為專門的產(chǎn)品定制機器。還有就是往并聯(lián)方式發(fā)展,進一步提高雕刻機的剛度和加工精度[3]。
應(yīng)用前景
本課題為研制小型雕刻機,其實質(zhì)是為了探究機電一體化技術(shù)機器應(yīng)用。雕刻機則是一個具體的載體和實踐平臺。
機電一體化技術(shù)已在生活在很常見。小到電子手表,大到航天飛機都是機械、電子、信息等技術(shù)的綜合產(chǎn)品。與雕刻機相類似的產(chǎn)品也有很多,如數(shù)控機床、電焊機器人、貼片機器人、點膠機器人。機電一體化技術(shù)已經(jīng)改變了我們的生活,也改變了我們的工廠。隨著電子和信息技術(shù)的發(fā)展,機電一體化技術(shù)將會越來越強大,在我們的生活中也將占據(jù)越來越重要的作用。
主要參考文獻
[1]王志英.電子雕刻技術(shù)未來發(fā)展趨勢[J]. 印刷技術(shù),1999,12:29-30.
[2] 張旦.三維機械雕刻機的研制[D].合肥:合肥工業(yè)大學(xué),2002:11-12.
[3] 秦秀. 三維數(shù)控并聯(lián)雕刻機的虛擬樣機技術(shù)[D].哈爾濱:哈爾濱工業(yè)大學(xué),2010:4-6.
研究的目標(biāo)、內(nèi)容和擬解決的關(guān)鍵問題
研究目標(biāo):制作一臺滿足預(yù)定精度的,能用于簡易加工的雕刻機。
研究內(nèi)容
A. 雕刻機方案設(shè)計
B. 雕刻機機械結(jié)構(gòu)分析
C. 三軸運動精度的計算
D. 步進電機、滾珠絲杠的選擇
E. 零部件的制作和采購
F. 整機裝配
G. 控制系統(tǒng)的搭建
H. 控制系統(tǒng)的調(diào)試
I. 整機的調(diào)試
J. 誤差分析
K. 方案優(yōu)化
關(guān)鍵問題
A. 方案設(shè)計
B. 精度計算
C. 整機裝配
D. 控制系統(tǒng)的調(diào)試
研究方法、技術(shù)路線、實驗方案及可行性分析
研究方法
借助網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)勢,學(xué)習(xí)他人的技術(shù)資料,采用類比法,結(jié)合自己的實際條件,設(shè)計自己的方案。在PRO/E或solidworks中完成三維模型的制作。出工程圖、材料清單,購買原材料和零部件。在實習(xí)基地完成零部件的加工,組裝、調(diào)試。最后進行誤差測量和分析,總結(jié)優(yōu)化設(shè)計方案。
技術(shù)路線:模仿—>分析—>優(yōu)化—>試制—>改進—>再設(shè)計
可行性分析
A. 目前雕刻機的技術(shù)已經(jīng)非常成熟,網(wǎng)上有很多詳細(xì)的技術(shù)資料。
B. 機械結(jié)構(gòu)部分,依靠四年來所學(xué)的知識,及學(xué)校金工實習(xí)基地的支持,完全能夠獨立完成。
C. 控制系統(tǒng)部分,市場上有很多成熟的運動控制卡,與MACH3配合使用,有很多成功的案例,自己也做過簡單的試驗,未發(fā)現(xiàn)問題。
D. 經(jīng)濟成本大概估算不超過2000元,靠畢業(yè)設(shè)計團隊一起出,還能承受。
E. 時間上,因我們大四上學(xué)期就開始樣機的制作,機械結(jié)構(gòu)零部件基本制作完成,控制部分也采購回來了,做了簡單的調(diào)試。剩下的時間主要是整機的裝配和調(diào)試。
F. 目前DIY小型雕刻機的人有很多,成功的案例也很多。
G. 有經(jīng)驗豐富的指導(dǎo)老師知道。
H. 有學(xué)校實習(xí)基地的大力支持。
特色或創(chuàng)新之處
模式上,在我們學(xué)校,一直以來還沒有與雕刻機相關(guān)的畢業(yè)設(shè)計,也還沒有一個以團隊合作,一起開發(fā)一個產(chǎn)品的畢業(yè)設(shè)計。我們以團隊的形式,分工合作,分別負(fù)責(zé)設(shè)計、制作、調(diào)試、試驗的不同環(huán)節(jié)。培養(yǎng)、學(xué)習(xí)團隊合作的同時,使我們每個人參與到從設(shè)計到生產(chǎn)制造的整個流程中。與在企業(yè)中工作相類似,對日后的工作和團隊合作有很大的好處。
課題本身,我們以mach3軟件為控制系統(tǒng),自己設(shè)計、制造機械本體部分,搭建一個完整的機電一體化系統(tǒng)。這是很有難度,很有挑戰(zhàn)性的。 需要用到學(xué)過的很多知識。整個畢業(yè)設(shè)計做完基本上要涵蓋機械設(shè)計、機械設(shè)計自動化、機械制造、機械制造自動化、機械自動化設(shè)計這幾塊,基本上囊括了機制專業(yè)的所有知識,對于應(yīng)用、復(fù)習(xí)、鞏固四年來的知識很有幫助。
研究計劃及預(yù)期進展
第一階段:(接受任務(wù)起——11年12月31日止)
a) 收集并熟悉資料,根據(jù)文獻綜述要求,撰寫文獻綜述;
b) 查找外文資料,完成外文翻譯初稿。
第二階段:(12年1月1日起——12年3月4日止)
a) 收集并熟悉資料,完成開題報告,交指導(dǎo)教師審閱并開題;
b) 完成外文翻譯修改稿、文獻綜述修改稿,交指導(dǎo)教師審閱。
第三階段:(12年3月5日起——12年5月5日止)
a) 完成小型雕刻機方案設(shè)計與控制設(shè)計,交指導(dǎo)教師審核;
b) 團隊合作,與同組同學(xué)一起,完成樣機的研制;
c) 完成畢業(yè)設(shè)計中期檢查相關(guān)工作;
d) 繪制圖形,用該樣機完成所繪圖形的雕刻工作; 對樣機進行修改或改裝;
e) 完成設(shè)計論文初稿,交指導(dǎo)教師審閱。
第四階段:(12年5月5日起——12年5月20日止)
a) 完成設(shè)計論文的修改稿,交指導(dǎo)教師審核;
b) 做好畢業(yè)答辯的各項準(zhǔn)備工作。
已具備的條件、尚缺少的條件和擬解決的途徑(包括利用教學(xué)實驗中心、科研實驗室、實習(xí)基地、校外其它企事業(yè)單位等條件的計劃與落實情況)
已具備的條件:
A. 設(shè)計用的電腦
B. 設(shè)計的參考資料
C. 控制系統(tǒng)、運動控制卡
D. 原材料
尚缺少的條件:
A. 實習(xí)基地
B. 資金
C. 裝配用必備的工具
D. 測試機器精度的工具
開題報告評定表
指導(dǎo)
教師
意見
指導(dǎo)教師簽名: 年 月 日
備注
教務(wù)處制表
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編號:15442965
類型:共享資源
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上傳時間:2020-08-10
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小型
雕刻
研制
方案設(shè)計
控制
節(jié)制
設(shè)計
說明書
仿單
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