毕业设计(论文)-数控激光雕刻机机架总体设计.doc
《毕业设计(论文)-数控激光雕刻机机架总体设计.doc》由会员分享,可在线阅读,更多相关《毕业设计(论文)-数控激光雕刻机机架总体设计.doc(23页珍藏版)》请在咨信网上搜索。
1、资料1绪 论1.1课题的背景及目的什么是数控机床?在介绍数控机床之前我们先了解一下普通机床。车、铣、刨、磨、镗、钻、电火花、剪板、折弯、激光切割等等都是机械加工方法,所谓机械加工,就是把毛坯零件加工成所需要的形状,它包含尺寸精度和几何精度两个方面,能完成以上功能的设备都称为普通机床。所谓数控机床就是在普通机床上发展过来的,数控的意思就是数字控制,它是一种装有计算机数字控制系统的机床,数控系统能够处理加工程序,控制机床自动完成各种加工运动和辅助运动1。随着科学技术的发展,机械产品的结构越来越合理,其性能、精度和效率日益提高,更新换代频繁,生产类型由大批大量生产向多品种小批量生产转化。因此,对机械
2、产品的加工相应地提出了高精度、高柔性与高度自动化要求。由于数控机床综合应用了电子计算机、自动控制、伺服驱动、精密检测与新型机械结构等方面的技术成果,具有高柔性、高精度与高度自动化的特点,因此采用数控加工手段,解决了机械制造业中常规技术难以解决,甚至无法解决的单件、小批量,特别是复杂造型面零件的加工。应用数控加工技术是机械制造业的一次技术革命,特别是数控特种加工的发展,使机械制造业的发展进入了一个新的阶段,提高了机械制造业的制造水平,为社会提供了高质量、多品种及高可靠性的机械产品。同时它可以帮助人类完成很多危险、繁重、重复的体力劳动。人类文明的发展、科技的进步已和数控机床的研究、应用产生了密不可
3、分的关系。由于社会的需求,造就了一批从事设计、开发和使用数控加工机床的高级人才。经过50多年的发展,现代数控技术在工业、农业、国防、航空航天、商业、交通运输、旅游、医药卫生、办公自动化及生活服务等众多领域获得了越来越普遍的应用,并已取得了巨大的经济利益。数控技术,尤其是数控特种加工技术的不断进步与创新,使整个制造业乃至整个社会都发生了和正在发生着翻天覆地的变化。数控技术可以从某个角度折射出一个国家的科学水平和综合国力12。从上述情况看出,数控技术,特种加工技术是今后机械加工发展的趋势,数控特种加工的应用会越来越广泛,发展数控特种加工技术有着十分重要的意义。1.2国内外数控技术发展的状况数控加工
4、是现代制造技术的基础,这一发明对于制造行业而言,具有划时代的意义和深远的影响。世界上主要工业发达国家都十分重视数控加工技术的研究和发展。美、德、日三国是当今世上在数控机床科研、设计、制造和使用上,技术最先进、经验最多的国家。因其社会条件不同,各有特点。1.美国的数控发展史 美国政府重视机床工业,美国国防部等部门因其军事方面的需求而不断提出机床的发展方向、科研任务,并且提供充足的经费,且网罗世界人才,特别讲究“效率”和“创新”,注重基础科研。因而在机床技术上不断创新,如1952年研制出世界第一台数控机床、1958年创制出加工中心、70年代初研制成FMS、1987年首创开放式数控系统等。由于美国首
5、先结合汽车、轴承生产需求,充分发展了大量大批生产自动化所需的自动线,而且电子、计算机技术在世界上领先,因此其数控机床的主机设计、制造及数控系统基础扎实,且一贯重视科研和创新,故其高性能数控机床技术在世界也一直领先。当今美国生产宇航等使用的高性能数控机床,其存在的教训是,偏重於基础科研,忽视应用技术,且在上世纪80代政府一度放松了引导,致使数控机床产量增加缓慢,于1982年被后进的日本超过,并大量进口。从90年代起,纠正过去偏向,数控机床技术上转向实用,产量又逐渐上升3。2.德国的数控发展史 德国政府一贯重视机床工业的重要战略地位,在多方面大力扶植。于1956年研制出第一台数控机床后,德国特别注
6、重科学试验,理论与实际相结合,基础科研与应用技术科研并重。企业与大学科研部门紧密合作,对数控机床的共性和特性问题进行深入的研究,在质量上精益求精。德国的数控机床质量及性能良好、先进实用、货真价实,出口遍及世界,尤其是大型、重型、精密数控机床。德国特别重视数控机床主机及配套件的先进实用,其机、电、液、气、光、刀具、测量、数控系统、各种功能部件,在质量、性能上居世界前列。如西门子公司的数控系统为世界闻名,竞相采用3。 3.日本的数控发展史 日本政府对机床工业之发展异常重视,通过规划、法规(如“机振法”、“机电法”、“机信法”等)引导发展。在重视人才及机床元部件配套上学习德国,在质量管理及数控机床技
7、术上学习美国,甚至青出于蓝而胜于蓝。自1958年研制出第一台数控机床后,1978年产量(7,342台)超过美国(5,688台),至今产量、出口量一直居世界首位(2001年产量46,604台,出口27,409台,占59%)。战略上先仿后创,先生产量大而广的中档数控机床,大量出口,占去世界广大市场。在上世纪80年代开始进一步加强科研,向高性能数控机床发展。日本FANUC公司战略正确,仿创结合,针对性地发展市场所需各种低中高档数控系统,在技术上领先,在产量上居世界第一。该公司现有职工3,674人,科研人员超过600人,月产能力7,000套,销售额在世界市场上占50%,在国内约占70%,对加速日本和世
8、界数控机床的发展起了重大促进作用3。 4.我国的现状 我国数控技术的发展起步于二十世纪五十年代,通过“六五”期间引进数控技术,“七五”期间组织消化吸收“科技攻关”,我国数控技术和数控产业取得了相当大的成绩。特别是最近几年,我国数控产业发展迅速,19982004年国产数控机床产量和消费量的年平均增长率分别为39.3%和34.9%。尽管如此,进口机床的发展势头依然强劲,从2002年开始,中国连续三年成为世界机床消费第一大国、机床进口第一大国,2004年中国机床主机消费高达94.6亿美元,国内数控机床制造企业在中高档与大型数控机床的研究开发方面与国外的差距更加明显,70%以上的此类设备和绝大多数的功
9、能部件均依赖进口。由此可以看出国产数控机床特别是中高档数控机床仍然缺乏市场竞争力。究其原因主要在于国产数控机床的研究开发深度不够,制造水平依然落后,服务意识与能力欠缺,数控系统生产应用推广不力及数控人才缺乏等。近几年随着中国制造的崛起,欧洲不少企业倒闭或者被兼并,如沈阳机床集团收购了德国西思机床公司,意义很大,如果大力消化技术,可以缩短不少差距。大连机床公司也从德国引进了不少先进技术。上海一家企业购买日本著名的机床制造商池贝。另外随着外国企业的进入和民营企业的兴起,我国的数控技术有了显著的提高,但整体实力还相差较远。我们应看清形势,充分认识国产数控机床的不足,努力发展先进技术,加大技术创新与培
10、训服务力度,以缩短与发达国家之间的差距123。1.3数控机床的分类及数控激光加工的特点数控机床通常由控制系统、伺服系统、检测系统、机械传动系统及其它辅助系统组成。控制系统用于数控机床的运算、管理和控制,通过输入介质得到数据,对这些数据进行解释和运算并对机床产生作用;伺服系统根据控制系统的指令驱动机床,使刀具和零件执行数控代码规定的运动;检测系统则是用来检测机床执行件(工作台、转台、滑板等)的位移和速度变化量,并将检测结果反馈到输入端,与输入指令进行比较,根据其差别调整机床运动;机床传动系统是由进给伺服驱动元件至机床执行件之间的机械进给传动装置;辅助系统种类繁多,如固定循环(能进行各种多次重复加
11、工)、自动换刀(可交换指定刀具)、传动间隙(补偿机械传动系统产生的间隙误差)等等。数控机床种类繁多,一般将数控机床分为16大类: 1、数控车床(含有铣削功能的车削中心) 。2、数控铣床(含铣削中心)。 3、数控铿床。 4、以铣程削为主的加工中心。5、数控磨床(含磨削中心)。 6、数控钻床(含钻削中心)。 7、数控拉床。 8、数控刨床 。9、数控切断机床。10、数控齿轮加工机床。11、数控激光加工机床。12、数控电火花线切割机床。13、数控电火花成型机床(含电加工中心)。14、数控板村成型加工机床。15、数控管料成型加工机床。16、其它数控机床123。激光是一种经受激辐射产生的加强光,它具有高亮
12、度、高方向性、高单色性和高相干性四大综合性能。通过光学系统聚焦后可得到柱状或带状光束,而且光束的粗细可根据加工要求调整,当激光照射在工件的加工部位时,工件材料迅速被熔化甚至气化。随着激光能量的不断被吸收,材料凹坑内的金属蒸汽迅速膨胀,压力突然增大,熔融物爆炸似地高速喷射出来,在工件内部形成方向性很强的冲击波。因此,激光加工是工件在光热效应下产生高温熔融和受冲击波抛出的综合作用过程4。1.4激光加工及数控激光雕刻机的适用范围激光加工的主要参数是激光的功率密度,激光的波长和输出的脉宽,激光照在工件上的时间及工件对能量的吸收等。只要对主要参数进行合理选用,激光可以进行多种类型的加工。如对材料的表面热
13、处理、焊接、切割、打孔、雕刻及微细加工等。而数控激光雕刻机的加工对象有机板、布料、纸、皮革、橡胶、厚纸板、密集版、发泡棉、美耐皿、玻璃、塑胶,以及其它非金属。数控激光雕刻机加工技术已广泛用于机械工业、电子工业、国防和人民生活等许多领域34。2 总体方案设计 总体设计是数控激光雕刻机机架设计的基础,是雕刻机机架具体内容的总体设计是数控激光雕刻机机架设计的基础,是雕刻机机架具体内容的设计的指导思想。因此,在机架的详细设计进行之前,必须对机架进行总体设计。机架的总体设计要遵循机架设计的准则和要求。2.1机架设计的准则与要求2.1.1 机架设计准则机架是机器(或仪表)中支撑或容纳零部件的零件的统称。如
14、底座、机体、床身、车架、桥架、壳体等。机架设计的三个准则是应满足刚度、强度以及稳定性的要求5。2.1.2 机架设计的一般要求(1)在满足强度和刚度的前提下,机架的重量应要求轻,成本低。(2)抗振性好,吧受迫振动振幅限制在允许的范围内,噪声小。(3)温度场布局合理,热变形对精度影响小。(4)结构设计合理,工艺性良好,便于铸造、焊接和机械加工。(5)结构力求便于安装和调整,方便修理和更换零件。(6)有导轨的机架要求导轨面受力合理,耐磨性良好。(7)造型好,使之既适用经济有美观大方6。2.2机架的总体设计根据机架设计准则、要求及其加工应用特点和教师指导,初步拟定激光雕刻机机架总体设计方案:该机架主要
15、有三个直线导轨副、一个横梁、两个步进电机及两个同步带系统组成。其中两个直线导轨副相互平行,作为一组位于下面;另一导轨副在横梁之上,横梁架在两平行的导轨副的滑块上,由一个步进电动机驱动,从而控制X向运动,另一步进电动机驱动横梁在平行导轨上运动,从而实现Y向运动。运动动力由同步带传递。3 导轨副系统的设计3.1导轨支撑架的设计激光雕刻机加工过程中没有显著的机械力的作用,支撑架的受力仅来自导轨、横梁及其上附件的重力,因此支撑架受力很小。考虑减轻机架本身重量及抗振性的要求,选用铝合金材料作为导轨支撑架。变形铝合金塑性好,强度高,稳定性好,制造简单成本低,故选用变形铝合金作为导轨支撑架较为合适689。根
16、据五金手册7,选择牌号为IA99的矩 图3.1 支撑架形支撑架,其尺寸为4030。支撑架截面形状如图3.1所示。 3.2导轨副的选择导轨是数控机床的导向机构,其主要作用是导向和支撑。一副导轨主要由两部分组成,在工作时一部分固定不动,成为支撑导轨(或动导轨),另一部分相对支撑导轨作直线或回转运动,成为动导轨(或滑座)。根据导轨副之间的摩擦情况,导轨分为滑动导轨和滚动导轨。滚动导轨两导轨面之间为滚动摩擦,导向面之间放置滚珠、滚柱或滚针等滚动回转体来实现导轨无滑动的相对运动。这种导轨磨损小,寿命长,定位精度高,灵敏度高,运动平稳可靠。它适用于工作部件要求移动均匀,动作灵敏以及定位精度高的场合,因此滚
17、动导轨适用于精密的机电一体化产品中。滚动直线导轨是滚动导轨中常用的一种,其最大优点是摩擦因数小,动静摩擦因数差很小,因此,运动轻便灵活,运动所需功率小,摩擦发热小、磨损小,精度保持性好,低速运动平稳性好,移动精度和定位精度高610。3.2.1 导轨设计的要求(1)几何精度 就是通常所说的导向精度,即运动的直线度或回转精度。(2)运动精度 它包括两方面的内容:一是运动的平稳性,二是定位精确度。(3)具有足够的承载能力和刚度,使用寿命长。(4)结构简单,工艺性好,便于调整和维修。(5)具有良好的润滑和防护装置56。3.2.2 导轨副的选择结合直线导轨设计要求和直线导轨的特点,选用滚动直线导轨副,根
18、据雕刻机设计要求选用GGB16AA型四方向等载荷滚动直线导轨副。其结构和特点6如下:结构: 滚动直线导轨副是由导轨、滑块、钢球、返向器、保持架、密封盖及挡板组成。当导轨与滑块作相对运动时,钢球沿着导轨上的经过淬硬和精密磨削加工而成的四条滚道滚道,在滑块端部钢球又通过返向器进入反向孔后在进入滚道,钢球就这样进行周而复始的滚动运动,返向器两端装有防尘密封装置,可以有效的防止灰尘、屑末进入滑块内部。特点:(1)动静摩擦力之差很小、摩擦阻力小,随动性好,有利于提高数控系统的响应速度和灵敏度,驱动功率小,只相当于普通机械的十分之一。 (2)承载能力大,刚度高。 (3)能实现高速直线运动,其瞬时速度比滑动
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 毕业设计 论文 数控 激光雕刻 机架 总体 设计
1、咨信平台为文档C2C交易模式,即用户上传的文档直接被用户下载,收益归上传人(含作者)所有;本站仅是提供信息存储空间和展示预览,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容不做任何修改或编辑。所展示的作品文档包括内容和图片全部来源于网络用户和作者上传投稿,我们不确定上传用户享有完全著作权,根据《信息网络传播权保护条例》,如果侵犯了您的版权、权益或隐私,请联系我们,核实后会尽快下架及时删除,并可随时和客服了解处理情况,尊重保护知识产权我们共同努力。
2、文档的总页数、文档格式和文档大小以系统显示为准(内容中显示的页数不一定正确),网站客服只以系统显示的页数、文件格式、文档大小作为仲裁依据,平台无法对文档的真实性、完整性、权威性、准确性、专业性及其观点立场做任何保证或承诺,下载前须认真查看,确认无误后再购买,务必慎重购买;若有违法违纪将进行移交司法处理,若涉侵权平台将进行基本处罚并下架。
3、本站所有内容均由用户上传,付费前请自行鉴别,如您付费,意味着您已接受本站规则且自行承担风险,本站不进行额外附加服务,虚拟产品一经售出概不退款(未进行购买下载可退充值款),文档一经付费(服务费)、不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
4、如你看到网页展示的文档有www.zixin.com.cn水印,是因预览和防盗链等技术需要对页面进行转换压缩成图而已,我们并不对上传的文档进行任何编辑或修改,文档下载后都不会有水印标识(原文档上传前个别存留的除外),下载后原文更清晰;试题试卷类文档,如果标题没有明确说明有答案则都视为没有答案,请知晓;PPT和DOC文档可被视为“模板”,允许上传人保留章节、目录结构的情况下删减部份的内容;PDF文档不管是原文档转换或图片扫描而得,本站不作要求视为允许,下载前自行私信或留言给上传者【可****】。
5、本文档所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权,请谨慎使用;网站提供的党政主题相关内容(国旗、国徽、党徽--等)目的在于配合国家政策宣传,仅限个人学习分享使用,禁止用于任何广告和商用目的。
6、文档遇到问题,请及时私信或留言给本站上传会员【可****】,需本站解决可联系【 微信客服】、【 QQ客服】,若有其他问题请点击或扫码反馈【 服务填表】;文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“【 版权申诉】”(推荐),意见反馈和侵权处理邮箱:1219186828@qq.com;也可以拔打客服电话:4008-655-100;投诉/维权电话:4009-655-100。