《激光雕刻机设计与主要零件工艺设计》由会员分享，可在线阅读，更多相关《激光雕刻机设计与主要零件工艺设计（69页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、 江 西 理 工 大 学本 科 毕 业 设 计论文题 目：激光雕刻机设计及主要零件工艺设计专题题目：学 院：机电工程学院专 业：机械工程及自动化班 级：机械113班学 号：40学 生：钱伟伟指导教师： 宋小军 职称：讲师时间：2015年6月10日摘要激光雕刻的适用对象主要是精细细小和形状复杂的零件，本文设计了一台由PLC控制的激光雕刻机床，主要完成了： 1雕刻机的根本构造和自由度分析，机床整体构造设计，X、Y轴的构造设计计算、传动轴、直线导轨的选择及其强度分析；对雕刻机的运动速度和控制精度进展分析，激光雕刻机传动方案设计。几种雕刻机常用的传动机构比拟，然后再根据激光雕刻机的具体要求确定各个模块
2、的传动方案。 2对常见的传动机构：齿轮传动机构、丝杠螺母传动、链传动机构，齿形带传动机构等进展比拟，结合各自的优缺点确定雕刻机的传动机构，包括雕刻机激光器X方向移动方案，Y方向移动方案。 3步进电机的选型以及以步进电机为进给驱动的驱动系统及其传动机构的分析设计计算。 4对雕刻机的一些主要零件，如垫板、光轴滑块、短轴进展工艺分析与制定，进一步熟悉其加工的具体过程。 5了解PLC控制系统的类型及功能，以及PLC机型的选择、对被控对象激光器的运动进展分析，明确激光器的移动要求，制定电气控制系统方案。 总结：本文设计的激光雕刻机可以对木材，纸，钢材等材料进展精细雕刻，大大缩短了雕刻时间，提高了生产效率
3、，因而数控激光切割在我国制造业中正发挥出巨大的优越性。关键词：PLC；激光雕刻机；构造设计；工艺设计； / ABSTRACTSuitable for laser engraving are mainly small and precision parts of plex shape, we design a laser engraving machine controlled by a PLC pleted a major:(1),The basic structure of the engraving machine and freedom analysis, the overall str
4、ucture of the machine design, X, Y axis design calculations, drive shaft, linear guide rail select and strength analysis; speed engraving machine motion control accuracy and analysis, Laser engraving machine drive design. parison of several mon transmission engraving machine, and then determine the
5、transmission scheme of each module according to the specific requirements of laser engraving machine.(2),The mon transmission: gear drive mechanism, screw nut drive, chain drive mechanism, belt drive mechanism were pared, with their advantages and disadvantages to determine the engraving machine tra
6、nsmission mechanism, including the X direction laser engraving machine program , Y direction scheme.(3),Analysis and design and the selection of the stepper motor with the stepper motor for the feed drive of the drive system and the transmission mechanism of calculation.(4),Carving some of the major
7、 ponents, such as plate, axis slider minor process analysis and formulation, more familiar with the specific process of its processing.(5),To understand the type and function of PLC control system, as well as the choice of models PLC, laser controlled object motion analysis, a clear request to move
8、the laser, the development of electrical control system solutions. Summary: This design laser engraving machine can be wood, paper, steel and other materials for precision engraving, carving greatly reducing the time and improve production efficiency, thus C laser cutting in Chinas manufacturing ind
9、ustry is playing a huge advantage.关键词：自动喷漆；机械手；机械构造设计；控制系统设计。Keywords:PLC;Laser engraving machine;Structural design;process design;目 录第一章 绪论11.1激光雕刻及相关技术概述11.1.1激光雕刻技术11.1.2激光雕刻机的国外开展状况11.1.3激光雕刻机自动控制技术41.2 PLC控制技术概述41.2.1 PLC系统的根本构造51.2.2 PLC的特点、应用领域和开展趋势51.2.3 PLC初步选择6第二章 激光雕刻机总体设计72.1 雕刻机的任务要求和根本
10、构造72.1.1 雕刻机的任务要求和技术参数72.1.2雕刻机的根本构造和自由度分析82.2 雕刻机驱动方案设计92.2.1 典型驱动方案比拟92.2.2 雕刻机驱动方案确定102.3 激光雕刻机传动方案设计102.3.1 常见的传动机构102.3.2 各局部传动方案设计122.3.3电机选择132.3.4轴的校核152.3.5轴承的构造设计162.3.6键的选择172.4 控制系统总体方案192.5 本章小结19第三章 激光雕刻机机械构造设计203.1机械构造设计203.1.1底座模块203.1.2支架模块213.1.3激光器模块213.1.4舵机模块233.1.5 雕刻机总体构造243.2
11、 本章小结25第四章 激光雕刻机主要零件工艺制定264.1 雕刻机垫板工艺264.2 雕刻机光滑轴块工艺314.3 雕刻机短轴工艺394.4本章小结43第五章 激光雕刻机PLC控制系统设计445.1 PLC控制系统设计步骤445.2 PLC机型的选择455.3 PLC控制系统硬件设计465.3.1 硬件设计总体方案465.3.2 PLC输入输出设备确定475.4 本章小结47第六章 总结486.1 全文工作总结486.2 进一步设想48附录49参考文献50致 53第一章绪论1.1激光雕刻及相关技术概述1.1.1激光雕刻技术雕刻机技术是综合了计算机、控制论、机构学、信息和传感技术、人工智能、仿生
12、学等多门学科而形成的高新技术，其本质是感知、决策、行动和交互四大技术的综合，是当代研究十分活泼、应用日益广泛的领域。雕刻机应用水平是一个国家工业自动化水平的重要标志。国际标准化组织(ISO)对雕刻机的定义是这样的：“雕刻机是一种自动的、位置可控的、具有编程能力的多功能操作机，这种操作机具有几个轴，能够借助可编程操作来处理各种材料、零件、工具和专用装置，以执行各种任务。工业雕刻机是雕刻机的主要研究类型，它并不是简单意义上代替人工的劳动，而是综合了人的特长和机器特长的一种拟人的电子机械装置，既有人对环境状态的快速反响和分析判断能力，又有机器可长时间持续工作、准确度高、抗恶劣环境的能力。从某种意义上
13、来说，雕刻机是机器进化过程的产物，是工业以及非产业界的重要生产和效劳性设备，也是先进制造技术领域不可缺少的自动化设备。工业雕刻机由机械本体、控制器、伺服驱动系统和检测传感装置构成，是一种仿人操作、自动控制、可重复编程、能在二维空间完成各种作业的机电一体化自动设备，适合于多品种、变批量的柔性生产。它对稳定和提高产品质量，提高生产效率，改善劳动条件和产品的快速更新换代起着重要的作用。1.1.2激光雕刻机的国外开展状况一、国研究现状：目前，随着激光雕刻设备在应用技术、工艺上的开发推广，激光平面打标、雕刻设备的制造销售已呈现良好的上升态势。国从事激光设备开发、制造、销售的公司，以及代理国外激光设备的公
14、司迅速增加。竞争也日趋剧烈。但是，国市场的所有激光设备都停留在激光平面雕刻阶段，尚没有一家公司或科研单位能拿出一台激光三维雕刻系统。一些精细的三维模具雕刻仍然依靠电脑机雕，或者是手雕。但是机雕和手雕都有极大的弱点和局限，制约了一些精细工艺的开展。国已有几家激光科研机构在对激光三维精雕机进展研究。在精雕领域，国传统机械精雕设备做得最好的是精雕，其在解决精细雕刻模具方面赢得了巨大的市场和成功。但由于机械刀雕的先天局限，仍有很多高精端雕刻无法实现。一局部领域，不得不借助高超的手工工艺，进展手雕或修模工作。在激光雕刻模具方面，那么有星辰激光，其主要是利用功率较强的激光打标机销往模具制造行业，目前销售态
15、势良好。但由于其雕刻技术只能雕刻平面文字与图案，离激光三维雕刻还有一段距离，所以目前其在该领域还不能大展身手。激光三维精雕系统英文名字：3D laser engraving system是激光设备家族里的又一新成员，是激光技术进步的又一重要标志，是模具制造业的利器。激光三维精雕模具是指通过高能量激光束在模具材料上或者铜电极上雕刻出您需要的二维或三维形状。同时它与目前水晶雕机有本质的区别，水晶雕机的三维概念是一定密度的点云造成感觉上的立体图像，而且只能应用在水晶工艺品上。而激光三维精雕机是通过准确的CAD软件技术实现的三维立体实体空间的雕刻，因而它不仅可以应用在一般产品精加工领域，还可以应用的模具制造领域。 我国雕刻机市场上，有诸多的国外品牌，经过多年的开展，形成了精雕、四开等品牌，与国外的日本牧野、森精机以及美国哈斯的竞争。这些公司无论是在设计、制造，还是其雕刻质量，都具有非常成熟的的技术，但对于中小型企业及个人来说，其产品高昂的价格在一定程度上阻碍了雕刻机技术的应用推广。这也正是目前小型雕刻机迅速在中小型企
