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湖 南 科 技 大 學(xué)
開題報告
學(xué) 生 姓 名： 易兆祥
學(xué) 院： 機電工程學(xué)院
專業(yè)及班級： 機械設(shè)計制造及其自動化一班
學(xué) 號： 1103010105
指 導(dǎo) 教 師：萬林林
2015年03月15日
湖南科技大學(xué)2015屆畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告
題 目
數(shù)控激光切割機床總體和垂直進給系統(tǒng)設(shè)計
作者姓名
易兆祥
學(xué)號
1103010105
所學(xué)專業(yè)
機械設(shè)計制造及其自動化
1、 研究的意義，同類研究工作國內(nèi)外現(xiàn)狀、存在問題（列出主要參考文獻）
Ⅰ、研究的意義：
激光切割機是光、機、電一體化高度集成設(shè)備，科技含量高，與傳統(tǒng)機加工相比，激光切割機的加工精度更高、柔性化好，有利于提高材料的利用率，降低產(chǎn)品成本，減輕工人負擔(dān)，對制造業(yè)來說，可以說是一場技術(shù)革命。激光切割加工是用不可見的光束代替了傳統(tǒng)的機械刀，具有精度高，切割快速，不局限于切割圖案限制，自動排版節(jié)省材料，切口平滑，加工成本低等特點，將逐漸改進或取代于傳統(tǒng)的金屬切割工藝設(shè)備。激光刀頭的機械部分與工件無接觸，在工作中不會對工件表面造成劃傷；激光切割速度快，切口光滑平整，一般無需后續(xù)加工；切割熱影響區(qū)小，板材變形小，切縫窄（0.1mm~0.3mm）；切口沒有機械應(yīng)力，無剪切毛刺；加工精度高，重復(fù)性好，不損傷材料表面；數(shù)控編程，可加工任意的平面圖，可以對幅面很大的整板切割，無需開模具，經(jīng)濟省時。
參考文獻:[1] 張學(xué)仁.數(shù)控電火花線切割加工技術(shù). 哈爾濱：哈爾濱工業(yè)出版社，2000
Ⅱ、國內(nèi)外現(xiàn)狀：
激光被譽為二十世紀最重大的科學(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 CO2激光器進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)濟效益和社會效益。如今在中國，激光技術(shù)已在工業(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。“十五”的主要工作是促進激光加工產(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。
Ⅲ、存在問題：
近年來，我國從日、德、美、西班牙等國家先后引進數(shù)控機床先進技術(shù)和合作、合資生產(chǎn)，解決了機床的可靠性、穩(wěn)定性問題，數(shù)控機床開始正式生產(chǎn)和使用，并逐步向前發(fā)展。
激光切割的適用對象主要是難切割材料，如高強度、高韌性材料以及精密細小和形狀復(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。
任何東西都有兩面性，有了優(yōu)點也會有缺點。不是所有的材質(zhì)都可以使用激光切割加工的，不同的激光機切割不同的材質(zhì)，不得不承認不夠線切割好，因為線切割可以對任何的材質(zhì)進行切割。主要問題還有研發(fā)投入少，市場無序競爭，創(chuàng)新意識不足，企業(yè)之間合作太少。
2、研究目標(biāo)、內(nèi)容和擬解決的關(guān)鍵問題（根據(jù)任務(wù)要求進一步具體化）
Ⅰ、研究目標(biāo)：數(shù)控激光切割機床總體和垂直進給系統(tǒng)設(shè)計
Ⅱ、研究內(nèi)容：
（1）分析數(shù)控激光切割機床的整體傳動方案；（2）垂直進給系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的總體方案設(shè)計；（3）零部件的校核與設(shè)計相關(guān)的計算 ；（4)裝配圖的設(shè)計、零件工作圖的設(shè)計；(5)本設(shè)計的優(yōu)缺點分析 ；(6)編寫設(shè)計說明書.
Ⅲ、擬解決的關(guān)鍵問題：
（1） 激光切割頭；
（2） 橫向縱向進給系統(tǒng)；
（3） 垂直進給系統(tǒng)；
其中，橫向縱向及垂直進給系統(tǒng)全部由伺服電機來驅(qū)動。
2、 特色與創(chuàng)新之處
本品在導(dǎo)軌上使用直線滾動導(dǎo)軌，相對于普通機床所用導(dǎo)軌，直線滾動導(dǎo)軌定位精度高，降低機床造價并節(jié)約電力，還可以長期維持機床的高精度。在激光刀頭方面，普通數(shù)控激光切割機Z軸拖動重量在5kg以上時，應(yīng)采用重力平衡設(shè)施，而高性能數(shù)控激光切割機的Z軸拖動重量在2kg以上就必須施加重力平衡設(shè)施，
本品采用氣缸拖動方式該方式重量輕、體積小、易安裝，還可根據(jù)要求調(diào)整氣缸的平衡力。
3、 擬采取的研究方法、步驟、技術(shù)路線
設(shè)計本產(chǎn)品應(yīng)該先實地考察現(xiàn)有的數(shù)控激光切割機床，并觀察其工作特點，比較不激光切割機床以及其他切割機比如線切割，水切割之間的差異，得出現(xiàn)有的激光切割機床的優(yōu)點和劣勢。然后取長補短，提出整體方案。再把方案給指導(dǎo)老師批閱，聽取老師的建議，改正不合理的地方，一步步完善方案，最后進過細致的設(shè)計，分析，計算以得到最終的方案。
技術(shù)路線：一，總體方案分析二，機械部分XY工作臺和Z軸機構(gòu)設(shè)計 三，滾珠絲杠傳動系統(tǒng)設(shè)計 四，導(dǎo)軌選擇 五，步進電機及傳動系統(tǒng)設(shè)計 六，剛度分析 七，消除齒側(cè)間隙和預(yù)緊 八，數(shù)控系統(tǒng)的設(shè)計
4、 擬使用的主要設(shè)計、分析軟件及儀器設(shè)備
Auto-CAD計算機輔助繪圖軟件
6、參考文獻
[1] 張學(xué)仁.數(shù)控電火花線切割加工技術(shù). 哈爾濱：哈爾濱工業(yè)出版社2000
[2] 李廣弟.單片機基礎(chǔ).北京：北京航空航天大學(xué)出版社出版，2002
[3] 鄭玉華.典型機械（電）產(chǎn)品構(gòu)造. 北京：北京科學(xué)出版社，2006
[4] 陳嬋娟.數(shù)控機床設(shè)計. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2006
[5] 李秉操.單片機原理及其在工業(yè)控制中的應(yīng)用. 陜西：陜西電子編輯部1991
注：
1、開題報告是本科生畢業(yè)設(shè)計（論文）的一個重要組成部分。學(xué)生應(yīng)根據(jù)畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書的要求和文獻調(diào)研結(jié)果，在開始撰寫論文之前寫出開題報告。
2、參考文獻按下列格式（A為期刊，B為專著）
A：[序號]、作者（外文姓前名后，名縮寫，不加縮寫點，3人以上作者只寫前3人，后用“等”代替。）、題名、期刊名（外文可縮寫，不加縮寫點）年份、卷號（期號）：起止頁碼。
B：[序號]、作者、書名、版次、（初版不寫）、出版地、出版單位、出版時間、頁碼。
3、表中各項可加附頁。