毕业论文（设计）-小型雕刻机三维设计及仿真.docx

毕业论文（设计）-小型雕刻机三维设计及仿真.docx摘要
本文简要介绍了雕刻机的起源和发展现状，以简化机械机构为主要特点, 对雕刻机进行设计。主运动系统采用电机直接带动刀具，省去了复杂的传动 部件，进给系统亦采用电机直接带动丝杠实现对不同位置的加工。本文中对 电机选择及丝杠等关键部件的设计计算进行了较为详细的阐述。对雕刻机进 行了三维模型仿真，更为形象的展示雕刻机的工作状态。
关键词 雕刻机 电机选择 丝杠设计计算 三维仿真
小组分工及贡献 错误！未定义书签。
摘要 1
第1章绪论 2
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第2章 系统设计及参数计算 3
、布局和方案设计 3
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4
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221铳削力、扭矩和功率的计算 5
、扭矩和功率的计算 6
7
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Z方向进给运动系统设计 8
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第3章三维设计 26
26
结论 29
参考文献 30
第1章绪论

此次专业综合训练，我组选题为小型雕刻机三维设计及仿真，在该课题 开始前，我们对雕刻机相关发展做了简要了解。雕刻机，顾名思义，就是用 机器代替人工进行雕刻的设备。1938年世界第一台手动雕刻机在法国问世, 1950年“嘉宝”生产出世界第一台真正意义上的电动、可缩放比例的手动雕 刻机。随后美国、日本和法国等国也开始研制，20世纪90年代，随着微电 子的突飞猛进，直接推动了微型计算机的急剧发展。微电子技术和微型计算 机技术带动整个高科技群体飞速发展，从而使雕刻机产生了质的飞跃。雕刻 机完成了从2D到3D加工的变革，功能完善、性能稳定、造型美观、价格 合理成为雕刻机研制的基本要求。
我们设计的雕刻机满足这些要求，并尽量完善对雕刻机的设计及三维仿 真。

该小型雕刻机属于机电一体化设备，对于我们机械设计专业的学生，重 点对机器的机械部分进行设计，对于自动加工部分仅做简要演示，并非从原 理深入说明。本设计简化机械机构，省去不必要的机械运动链，由电机直接 带动进给系统或刀具实现加工，简化结构且减少了由于机械摩擦及间隙引起 的传动误差。
该雕刻机可实现对加工对象表面特定形状的铳、钻。依系统给定的轨迹 加工处所需图案。可在以下方面得到应用：
标志标牌行业：如胸牌、桌牌、指示牌、导向牌和大型标示牌；
工业应用：各种仪器仪表的刻度盘，部件打标，机器铭牌，操作面板等;
模具行业：小型模具加工；
其他行业：印章等物品的雕刻。
第2章系统设计及参数计算
、布局和方案设计
雕刻机由主运动系统，进给系统，控制系统，辅助系统等组成。其中主 运动系统主要由主轴系统组成，是加工的直接执行部分;进给系统包含电机, 丝杠等零件，实现加工过程中刀具的进给；控制系统直接与计算机连接，读 入所编程序即可按照预设轨迹加工；辅助系统实现照明等辅助功能的实现。

总体布局除需满足加工范围，工作精度，生产率，经济性等急速要求外, 还应便于操作和观察，安全性高，体积小，重量轻，节约材料，尽量满足占 地面积小，外形美观大方等要求。
通过查阅资料，目前雕刻机基本布局形式通常如下图所示两种方案：
图1雕刻机布局图
这两种布局都采用龙门框架结构，雕刻机的刚度均较高。
左图中，工作台固定，雕刻头做横向和上下移动，立柱做纵向移动。该 方案便于变形为不同纵向长度的雕刻机。由于工作台不懂，承载能力好，适 合加工较重的工件。在使用外伸支架支撑纵向长工件进行批量加工时，支 点高度相同，故支架支撑调整方便，但雕刻头运动精度较难保证且立柱移动 较笨重。
右图中，立柱固定，雕刻头做横向移动。由于工作台移动，承载能力较 上个方案差。若设计所承载工件较轻，这种布局方式所需电机功率和传动件
的尺寸较小，移动较轻便。在使用外伸支架支撑纵向长工件进行批量加工时, 支点高度相同，故支架支撑调整方便，但支架结构较上一方案略显复杂。该 方案的最大优势在于雕刻头运动精度较易保证。
经上述比较，充分考虑到布局的基本要求，影响布局的基本因素及三维 雕刻机的设计参数，采用左图所示方案。
机械本体部分是雕刻机的股价，有底座、立柱、工作台、机头和主轴组 件等部分。

雕刻机的坐标系统采用右手法则，直角