數(shù)控激光切割機(jī)設(shè)計(jì)開題報(bào)告

1、數(shù)控激光切割機(jī)設(shè)計(jì)開題報(bào)告畢業(yè)設(shè)計(jì)開題報(bào)告題 目 300x400 數(shù)控激光切割機(jī)設(shè)計(jì)姓 名 教育層次學(xué) 號(hào) 省級(jí)電大專 業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化 分 校指導(dǎo)教師 教 學(xué) 點(diǎn)論文（設(shè)計(jì)）題目300X400數(shù)控激光切割機(jī)設(shè)計(jì)文獻(xiàn)綜述 :1. 課題目的、意義 激光切割的適用對(duì)象主要是難切割材料，如高強(qiáng)度、高韌性材料以及精密細(xì)小 和形狀復(fù)雜的零件，因而數(shù)控激光切割在我國(guó)制造業(yè)中正發(fā)揮出巨大的優(yōu)越性。本文設(shè)計(jì)了一臺(tái)單片機(jī)控制的數(shù)控激光切割機(jī)床，主要完成了 : 機(jī)床整體結(jié)構(gòu) 設(shè)計(jì)，Z軸、XY軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算、滾珠絲杠、直線滾動(dòng)導(dǎo)軌的選擇及其強(qiáng)度分析 以步進(jìn)電機(jī)為進(jìn)給驅(qū)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)及其傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的分析設(shè)計(jì)計(jì)算

2、；以89C51為主控 芯片的數(shù)控系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)、系統(tǒng)初始化設(shè)計(jì)及系統(tǒng)軟件方案設(shè)計(jì)和步進(jìn)電機(jī)的 控制程序設(shè)計(jì)。激光切割機(jī)是光、機(jī)、電一體化高度集成設(shè)備，科技含量高，與傳統(tǒng)機(jī)加工相 比，激光切割機(jī)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(fù)擔(dān)，對(duì)制造業(yè)來說，可以說是一場(chǎng)技術(shù)革命。激光切割的適用對(duì)象主要是難切割材料，如高強(qiáng)度、高韌性、高硬度、高脆 性、磁性材料，以及精密細(xì)小和形狀復(fù)雜的零件。激光切割技術(shù)、激光切割機(jī)床正在各行各業(yè)中得到廣泛的應(yīng)用。因此研究和設(shè)計(jì)數(shù)控激光切割有很強(qiáng)的 現(xiàn)實(shí)意義。微機(jī)控制技術(shù)正在發(fā)揮出巨大的優(yōu)越性。2. 相關(guān)研究動(dòng)態(tài)，國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀 :激光被

3、譽(yù)為二十世紀(jì)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(guó)通用汽車公司率先使用一臺(tái) 250W CO激光器進(jìn) 行利用激光輻射提高材料耐磨性能的試驗(yàn)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(guó)投 入了大量資金和人力進(jìn)行激光器、激光加工設(shè)備和激光加工對(duì)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(jì)效益和社會(huì)效益。如今在中國(guó)，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，

4、并且 正逐步實(shí)現(xiàn)激光技術(shù)產(chǎn)業(yè)化，國(guó)家也將其列為“九五”攻關(guān)重點(diǎn)項(xiàng)目之一。“十 五”的主要工作是促進(jìn)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(zhǎng) 率，實(shí)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(diǎn)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(jìn)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。數(shù)控化和綜合化把激光器與計(jì)算機(jī)數(shù)控技術(shù)、先進(jìn)的光學(xué)系統(tǒng)以及高精度和自 動(dòng)化的工件定位相結(jié)合，形成研制和生產(chǎn)加工中心，已成為激光加工發(fā)展的一個(gè)重 要趨勢(shì)。1.3 設(shè)計(jì)任務(wù)本次設(shè)計(jì)任務(wù)是設(shè)計(jì)一臺(tái)單片機(jī) （

5、89C51 主控芯片 ）控制激光切割機(jī)床，主要設(shè)計(jì)對(duì)象是XY工作臺(tái)部件及89C51單片機(jī)控制原理圖。而對(duì)激光切割機(jī)其他部件如冷水機(jī)、激光器等不作為設(shè)計(jì)內(nèi)容要求，只作一般了解。單片機(jī)對(duì)XY工作臺(tái)的縱、橫向進(jìn)給脈沖當(dāng)量0.001mm/ pluse。工作臺(tái)部件主要構(gòu)件為滾珠絲杠畐寸、滾 動(dòng)直線導(dǎo)軌副、步進(jìn)電機(jī)、工作臺(tái)等。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)兼顧兩方向的安裝尺寸和裝配工-f-p乙。1.4總體設(shè)計(jì)方案分析參考數(shù)控激光切割機(jī)的有關(guān)技術(shù)資料，確定總體方案如下：采用89C51主控芯片對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算處理，由I/O接口輸出控制信號(hào)給驅(qū) 動(dòng)器，來驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)，經(jīng)齒輪機(jī)構(gòu)減速后，帶動(dòng)滾珠絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)進(jìn)給。微機(jī)控制線路圖參考MC

6、S,51系列單片機(jī)控制XY工作臺(tái)線路圖。步進(jìn)電機(jī)參照RORZ株式會(huì)社的產(chǎn)品樣本選取，以保證質(zhì)量和運(yùn)行精度 ，同時(shí) 驅(qū)動(dòng)器也選用RORZ的配套驅(qū)動(dòng)器產(chǎn)品。滾珠絲杠的生產(chǎn)廠家很多，本設(shè)計(jì)參照了漢江機(jī)床廠、南京工藝裝備制造廠的 樣本資料，力求從技術(shù)性能、價(jià)格狀況、通用互換性等各方面因素考慮，最后選用 南京工藝裝備廠的FFZD系列滾珠絲杠，即內(nèi)循環(huán)墊片預(yù)緊螺母式滾珠絲杠副。本設(shè)計(jì)棄用Z80,而選用單片機(jī)。單片機(jī)體積小、抗干擾能力強(qiáng)，對(duì)環(huán)境要求 不高，可靠性高，靈活性好，性價(jià)比大大超過了Z80。比較后選用89C512為主芯片。在使用過程中 89C51雖有4K的FLASH（EPROM）但考慮實(shí)際情況 需配

7、備EPRO和RAM并要求時(shí)序配備。選晶體頻率為 6MHz 89C51讀取時(shí)間約為 3t，則t,480ns ,常用EPRO讀取時(shí)間約為200450ns。89C51的讀取時(shí)間應(yīng)大于 ROMS求的讀取時(shí)間。89C51的讀寫時(shí)間約為4T,則TR,660ns, TW=800ns常用 RAM賣寫時(shí)間為200ns左右，均滿足要求。根據(jù)需要，擴(kuò)展 I/O接口 8155,因顯示 數(shù)據(jù)主要為數(shù)字及部分功能字，為簡(jiǎn)化電路采用LED顯示器。鍵盤采用非編碼式矩陣電路。為防止強(qiáng)電干擾，采用光電隔離電路。進(jìn)程計(jì)劃 :1.2008.10.15 2008.1 1 .1 5 查閱、搜索相關(guān)資料和專業(yè)英語(yǔ)翻譯 ;2.2008.11.16 2008.1 1 .31畢業(yè)實(shí)習(xí)與調(diào)研及開題報(bào)告階段 ;3.2008.12.03 2009.1.19 畢業(yè)設(shè)計(jì)主要工作階段，完成各種運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力設(shè)計(jì)計(jì)算、校核及所有圖紙 ; 4.2008.01.21 2008.02.02完成說明書的編寫和收尾工作。 指導(dǎo)