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1、中原工学院信息商务学院毕业论文（设计）开题报告论文（设计）题目金刚石有序植砂机设计金刚石植砂、加压及下料部分姓名黄胜系别机械工程系专业班级机械设计制造及其自动化学号201206245311. 选题目的和意义： 随着社会科学技术和社会经济的不断发展，尤其是近几年来中国建筑行业的发展最为迅速。建筑材料的切割需求也相应迫切，随之而来的就是大理石切割锯片金刚石锯片的要求更加的苛刻。我们都知道大理石切割时要求刀片必须是超硬材料且耐高温。金刚石有序植砂机就是为了更加高效地加工生产出大量金刚石刀片而设计的。金刚石有序植砂机能够将金刚砂有序地排列起来，以满足刀片的超强硬度。而且能够节约更多的人力物力。现在市场
2、上运用最多的就是利用静电的原理将金刚砂有序排列。本毕业设计设计的金刚石有序植砂机是利用真空吸附的原理将金刚砂有序排列起来。主要设计的是植砂机的植砂、加压、以及下料部分。植砂部分主要参数是吸盘孔直径大小的设计，要求孔径略小于金刚砂直径。常规金刚石工具中金刚石在其中的排列是随机的无序的容易发生偏折。而且金刚石之间排列的间距也影响产品的质量。金刚石有序植砂机能够使金刚石在基底上的排列实现数字化，更加地严谨。金刚石工具由于克服了金刚石分布由原有的随机无序状态，变成了能够根据产品使用的特点而预设的有序排列，从而使工具在切割时受力均匀，降低功耗(电流)、减少噪音并大大提高其锋利性。有序排列使金刚石得到充分
3、的利用，也较大地提高工具的使用寿命。应用范围主要是：（1）金刚石锯片行业；（2）金刚石磨具磨料行业。为了使金刚石有序植砂朝着自动化，高效率的方向发展，对课题进行了选择，如果按照要求设计合理，可以使薄弱环节得到改善，同时可以大批量生产，节省人工劳动力，提高效率和质量。2.本选题在国内外的研究状况及发展趋势：有序排列技术在国内外已经有一些应用成果，但是大多是在单层金刚石工具上。在多层金刚石锯片上的应用，迄今为止，还只有韩国新韩公司获得了成功。国内外该技术的相关研究成果如下：（1）金刚石有序排列在精密磨削上的应用美国和和日本的Noritake公司在研制单层钎焊金刚石磨轮用于精密磨削加工时，采用了金刚
4、石均匀分布有序排列技术（Diamond Grain Grit Alley）。试验表明：其工作表面粗糙度明显改善，其工作表面粗糙度小于3Z。主轴转速越高，其磨削力越小。（2）金刚石有序排列在CMP-CS型休整器上的应用（化学机械抛光器）：随着信息产业的快速发展，半导体器件高度集成化，电子线路多层化，标准晶圆已增大到直径，因此晶圆及集成块加工对CMP修整器的加工精度、稳定性、恒定的磨抛率要求更高。CMP-CS修整器：金刚石用Ni、Cr胎体材料强力地化学结合把持，以防止金刚石脱落。金刚石在胎体材料上的分布具有重复性，故其性能非常稳定。(3) 据市场调研分析，目前在使用金刚石圆锯片的各个工程领域,仍然
5、以普通基体金刚石圆锯片应用最为 广泛，由此也可以发现普通基体金刚石圆锯片能满足大部分的切割需要，但圆锯片仍然存在着许多问题， 影响着锯片成本的降低和切割质量的提高。针对目前圆锯片存在的诸多问题，何艳艳等研究了刀头胎体成分、钴含量、金刚石、不同碳化钨粉料以及烧结工艺对锯片锋利性和寿命等方面的影响，研制出了一种既锋利又耐切的混凝土专用圆锯片。史冬梅等通过分析金刚石圆锯片的节块工作面 金刚石的分布状态和锯片工作时的运动特点，求出了锯片节块工作面上出刃金刚石之间的距离和金刚石 的运动轨迹，据此推导出单颗金刚石切削厚度的计算公式，并讨论了切削厚度与锯切参数和节块结构之间的关系。3.主要研究内容：目前国内
6、的金刚石有序植砂机的金刚砂排列的方式主要是静电吸附和真空吸附两种。本课题针对的就是利用真空吸附的方法进行有序植砂。金刚石有序植砂机有着能够按照预计的要求进行精准的金刚石有序排列，提高金刚石刀头的性能。但是它同时也有它的局限性。（1）植砂部分：植砂吸盘的孔间距和孔径的局限性；（2）加压部分：只有一种模腔的局限性；（3）下料部分：液压驱动下料，动作慢。针对以上问题本课题设计如下：植砂部分：采用组合式金刚砂吸盘，简图如下： 加压部分：4.完成论文的条件、方法及措施，包括实验设计、调研计划、资料收集、参考文献等内容。a.本课题拟采用的研究解决方案和技术路线三维激光自动焊接机分为三维工作台部分设计和工装
7、夹具部分设计，工装夹具部分位于三维工作台上部，用于固定被焊接物体，可实现绕Z轴的旋转以及ZX平面倾斜姿态，配合工作台XYZ方向的运动，实现焊接点、直线、圆、方形或由直线圆弧组成的任意平面图形。（1）三维工作台部分对于激光焊接机而言，精度是其首要考虑因素。因此在工作台X、Y方向上采用步进电机驱动的滚珠丝杠滑块传动的方式实现焊接机的精准定位，但在Y轴方向，考虑到Z轴在整个焊接过程中是不动的，仅仅是用来初期的激光聚焦，使用步进电机驱动的丝杠滑块会增加整个设备的成本，故考虑采用手动的方式来实现Z轴的运动。手动驱动的方式有两种方案，一是齿轮齿条啮合的方式，另外一个则是斜齿轮啮合丝杠的方式；由于在工作台Z
8、轴方向做向上运动的过程中，当手离开摇柄时，工作台因为具有自重，而齿轮齿条啮合不具备自锁功能，故采用锥齿轮啮合丝杠的方式，实现工作台上Z轴运动与自锁；具体工作方式如图1所示，包括步进电机1，锥齿轮2和3，摇柄4，Z轴支撑台5，工作台6，丝杠7，滑块8；X、Y轴方向上的步进电机1通过丝杠7带动滑块8运动，进而实现工作台6的X、Y方向上的运动；在Z轴方向上通过人工摇动摇柄4带动锥齿轮3的转动，并进而带动与其啮合的锥齿轮2，进而通过丝杠传动的方式将支撑台5顶起，进而实现工作台Z轴的运动。（2）工装夹具部分工装夹具部分安装在工作台上，主要实现被工件的加紧，以及必要时工件绕Z轴的旋转，以及ZX 平面倾斜姿
9、态的实现；绕Z轴的旋转采用涡轮蜗杆的方式，如图2所示，包括三爪卡盘1，蜗杆2，蜗轮3；三爪卡盘1用于工件的夹紧，步进电机通过联轴器与蜗杆2相连接，同时与蜗轮3相啮合，涡轮3上部与三爪卡盘1相连接，从而带动三爪卡盘的旋转，带动工件的旋转。从而实现平面不同图形的焊接 ZX 平面倾斜：夹具体的一端固定于旋转轴上，夹具体可绕该轴做ZX 平面倾斜姿态，可在旋转的中间任意位置停止，其夹紧是利用反向螺纹紧固的原理，即在轴的两端做反向外螺纹，把手通过旋转螺母压紧垫片，进而将位置固定。图1 工作台传动简图图2 工装夹具部分传动简图b.本设计（论文）计划进度：2.293.13 实习并走访用户，完成实习报告3.14
10、3.18 阅读外文资料，完成外文翻译3.143.18 整体方案论证及确定，完成开题报告3.185.11 相关设计计算、总装图及主要零件图设计、编写说明书 （4月21日前完成中期检查表）5.125.18 指导教师审阅5.195.25 修改后上交所有毕设资料5.265.30 评阅5.31 答辩6.016.06 修改毕设，上交全部资料并归档（纸质及电子）c.参考文献：1牛增强,彭文达,牛憨笨. 激光焊接机精密控制系统的新设计J. 自动化与信息工程,2008,01:12-14+36.2高献娟,黄青松,刘宝琪,邱兆丰,阚田田. 三维激光切割工艺在化铣焊接机匣加工中的应用研究J. 机械设计与制造,2012
11、,07:92-94.3游德勇,高向东. 激光焊接技术的研究现状与展望J. 焊接技术,2008,04:5-9+8.4朱海红,唐霞辉,朱国富. 激光焊接技术在粉末冶金材料中的应用J. 粉末冶金技术,2000,02:117-121.5胡伦骥,刘建华,汤漾平,龚时华,王春明,胡席远. 宽板激光拼接技术及设备J. 应用激光,2002,02:188-192.6钟敏霖,刘文今. 国内外高功率激光材料加工研究的最新发展A. 北京光学学会.北京光电子学青年学术论坛论文集C.北京光学学会:,2003:15.7赵青贺. 复杂切削刀具激光绿色再制造技术研究D.沈阳航空航天大学,2013.8杨磊. 大功率全固态激光器在钣金焊接工艺方面的研究D.扬州大学,2012.9. 激光工业应用J. 中国光学与应用光学文摘,2003,04:36-49.5.指导教师意见及建议：签字： 年 月 日
