【溫馨提示】壓縮包內(nèi)含CAD圖有下方大圖片預(yù)覽，下拉即可直觀呈現(xiàn)眼前查看、盡收眼底縱觀。打包內(nèi)容里dwg后綴的文件為CAD圖，可編輯，無(wú)水印，高清圖，壓縮包內(nèi)文檔可直接點(diǎn)開(kāi)預(yù)覽，需要原稿請(qǐng)自助充值下載，所見(jiàn)才能所得，請(qǐng)見(jiàn)壓縮包內(nèi)的文件及下方預(yù)覽，請(qǐng)細(xì)心查看有疑問(wèn)可以咨詢QQ：11970985或197216396
本科畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))開(kāi)題報(bào)告
論 文 題 目： 機(jī)械設(shè)備表面標(biāo)識(shí)雕刻機(jī)設(shè)計(jì)學(xué) 院：
畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）開(kāi)題報(bào)告要求
開(kāi)題報(bào)告既是規(guī)范本科生畢業(yè)論文工作的重要環(huán)節(jié)，又是完成高質(zhì)量畢業(yè)論文
（設(shè)計(jì)）的有效保證。為了使這項(xiàng)工作規(guī)范化和制度化，特制定本要求。一、選題依據(jù)
1. 論文（設(shè)計(jì)）題目及研究領(lǐng)域；
2. 論文（設(shè)計(jì)）工作的理論意義和應(yīng)用價(jià)值；
3. 目前研究的概況和發(fā)展趨勢(shì)。二、論文（設(shè)計(jì)）研究的內(nèi)容1.重點(diǎn)解決的問(wèn)題；
2. 擬開(kāi)展研究的幾個(gè)主要方面（論文寫(xiě)作大綱或設(shè)計(jì)思路）；
3. 本論文（設(shè)計(jì)）預(yù)期取得的成果。三、論文（設(shè)計(jì)）工作安排
1. 擬采用的主要研究方法（技術(shù)路線或設(shè)計(jì)參數(shù)）；
2. 論文（設(shè)計(jì)）進(jìn)度計(jì)劃。四、文獻(xiàn)查閱及文獻(xiàn)綜述
學(xué)生應(yīng)根據(jù)所在學(xué)院及指導(dǎo)教師的要求閱讀一定量的文獻(xiàn)資料，并在此基礎(chǔ)上通過(guò)分析、研究、綜合，形成文獻(xiàn)綜述。必要時(shí)應(yīng)在調(diào)研、實(shí)驗(yàn)或?qū)嵙?xí)的基礎(chǔ)上遞交相關(guān)的報(bào)告。綜述或報(bào)告作為開(kāi)題報(bào)告的一部分附在后面，要求思路清晰，文理通順， 較全面地反映出本課題的研究背景或前期工作基礎(chǔ)。
五、其他要求
1. 開(kāi)題報(bào)告應(yīng)在畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）工作開(kāi)始后的前四周內(nèi)完成；
2. 開(kāi)題報(bào)告必須經(jīng)學(xué)院教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)審查通過(guò)；
3. 開(kāi)題報(bào)告不合格或沒(méi)有做開(kāi)題報(bào)告的學(xué)生，須重做或補(bǔ)做合格后，方能繼續(xù)論文（設(shè)計(jì)）工作，否則不允許參加答辯；
4. 開(kāi)題報(bào)告通過(guò)后，原則上不允許更換論文題目或指導(dǎo)教師；
5. 開(kāi)題報(bào)告的內(nèi)容，要求打印并裝訂成冊(cè)（部分專業(yè)可根據(jù)需要手寫(xiě)在統(tǒng)一紙張上，但封面需按統(tǒng)一格式打?。?。
3
一、選題依據(jù) 1、研究領(lǐng)域
本次畢業(yè)設(shè)計(jì)主要研究對(duì)象集中在機(jī)械設(shè)計(jì)、傳動(dòng)設(shè)計(jì)等領(lǐng)域，還涉及到數(shù)控領(lǐng)域的數(shù)控技術(shù)，程序編制等內(nèi)容。
2、論文（設(shè)計(jì)）工作的理論意義和應(yīng)用價(jià)值
傳統(tǒng)的工業(yè)零部件標(biāo)記打印一般多采用字模沖壓、電化學(xué)腐蝕、電火花加工等。但是這些方法效率低、不美觀、防偽性差，很難達(dá)到同一規(guī)格，所以廢品率極高，尤其難以適應(yīng)現(xiàn)代化大生產(chǎn)的需要。
激光打印技術(shù)，雖然較好地克服了傳統(tǒng)工藝的很多缺點(diǎn)，但是由于受到激光器本身壽命低與在環(huán)境惡劣的生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)缺乏長(zhǎng)期穩(wěn)定性工作特點(diǎn)的制約，同時(shí)由于有色金屬對(duì)激光的吸收較差，打印深度淺，所以這一方法不能滿足生產(chǎn)的實(shí)際需要，除特殊材料如金剛石、硬質(zhì)合金或?qū)Υ蛴∩疃葻o(wú)特別要求的場(chǎng)合外，未能得到普及推廣。
為彌補(bǔ)上述方法的不足，適應(yīng)現(xiàn)代化大批量生產(chǎn)發(fā)展的需要，出現(xiàn)了一種全新的工業(yè)標(biāo)記打印工藝—?dú)鈩?dòng)標(biāo)記打印工藝。
根據(jù)所要標(biāo)記圖形或字符的軌跡，經(jīng)過(guò)計(jì)算機(jī)中控制程序的處理，生成控制脈沖信號(hào)，由計(jì)算機(jī)接口傳輸?shù)娇刂葡?，X, Y 方向的控制信號(hào)分別控制 X、Y 方向執(zhí)行機(jī)構(gòu)的動(dòng)作，從而控制打印頭在 X-Y 平面內(nèi)按一定的軌跡運(yùn)動(dòng)，同時(shí)受輪廓控制的 Z 方向執(zhí)行機(jī)構(gòu)在標(biāo)記輪廓的過(guò)程中做高頻開(kāi)關(guān)動(dòng)作，從而實(shí)現(xiàn)打印頭在壓縮空氣作用下的高頻微沖擊運(yùn)動(dòng)，在工件表面打印出在計(jì)算機(jī)中所繪制的圖形和字符標(biāo)記。
氣動(dòng)打標(biāo)機(jī)有著精度高、打標(biāo)深度深、成本低、打標(biāo)速度快，可適應(yīng)多種材料上的打標(biāo)，并可方便的由計(jì)算機(jī)控制打印各種圖形等優(yōu)點(diǎn)，在打標(biāo)行業(yè)中有著其他種打標(biāo)方法不可比擬的優(yōu)勢(shì)和良好的發(fā)展前景。
3、目前研究的概況和發(fā)展趨勢(shì)
1973 年 美國(guó) TELESIS 公司研發(fā)出全球第一臺(tái)氣動(dòng)打標(biāo)機(jī)；1984 年 法國(guó)TECHNIFOR 公司研制出全球第一臺(tái)手持式氣動(dòng)打標(biāo)機(jī)；1997 年重慶捷達(dá)公司從加拿大引進(jìn)打標(biāo)機(jī)系統(tǒng)，并在國(guó)內(nèi)開(kāi)始生產(chǎn)組裝。重慶是最早氣動(dòng)打標(biāo)機(jī)生產(chǎn)基地，也是國(guó)內(nèi)氣動(dòng)打標(biāo)機(jī)的發(fā)源地，在重慶經(jīng)銷(xiāo)打標(biāo)機(jī)的企業(yè)有五十多家，但真正的生產(chǎn)企業(yè)不多，大概只有五六家，大多數(shù)是打標(biāo)機(jī)經(jīng)銷(xiāo)商和貼牌商。最早氣動(dòng)打標(biāo)機(jī)主要應(yīng)用于發(fā)動(dòng)機(jī)、活賽、摩托車(chē)車(chē)架、汽車(chē)大梁等。
氣動(dòng)打標(biāo)機(jī)發(fā)展到現(xiàn)階段，無(wú)論是國(guó)外還是國(guó)內(nèi)，對(duì)它的研究和生產(chǎn)領(lǐng)域進(jìn)行更深探索的廠商比比皆是，如加拿大的伊斯沃（EASTWARD）公司，上海的子林機(jī)電設(shè)備有限公司，重慶的恒偉公司等。從整體上講，氣動(dòng)打標(biāo)機(jī)的組成結(jié)構(gòu)分為上位機(jī)和下位機(jī)及執(zhí)行機(jī)構(gòu)三部分，上位機(jī)是圖形編輯和指令形成部分，下位機(jī)是脈沖形成和打印控制部分，驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)，執(zhí)行機(jī)構(gòu)就是包括步進(jìn)電機(jī)、操作臺(tái)位置信號(hào)回饋裝置等。其組成如下圖所示：
上位機(jī)系統(tǒng)
（應(yīng)用程序）
下位機(jī)系統(tǒng)
（單片機(jī)控制）
執(zhí)行機(jī)構(gòu)
圖 1.系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖
按照分類來(lái)講，一般的將氣動(dòng)標(biāo)記打印機(jī)分為平面刻印和旋轉(zhuǎn)刻印兩種。
平面標(biāo)記打印是較普通的標(biāo)記打印，通常標(biāo)記打印是在 x-y 平面上進(jìn)行的，分別控制 x 方向和 y 方向的兩臺(tái)步進(jìn)電機(jī)，并帶動(dòng)打印針在 x-y 平面（即工件平面） 上按照給定的打印軌跡運(yùn)動(dòng)，打印的工件是平面的；旋轉(zhuǎn)標(biāo)記打印機(jī)就是將平面打印中的一個(gè)軸進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)，而不是沿著該軸的正負(fù)方向運(yùn)動(dòng)，另一個(gè)軸如同平面標(biāo)記打印
機(jī)中的一樣，沿軸的正負(fù)方向運(yùn)動(dòng)，打印的工件是一個(gè)曲面。另外，打印機(jī)的操作臺(tái)也存在一些區(qū)別：平面標(biāo)記打印機(jī)的操作臺(tái)是一個(gè)平面，而旋轉(zhuǎn)標(biāo)記打印機(jī)的操作臺(tái)上有一個(gè)轉(zhuǎn)軸。
現(xiàn)代加工技術(shù)的飛速發(fā)展對(duì)工業(yè)標(biāo)記技術(shù)提出了更高的要求，設(shè)計(jì)出數(shù)字化、自動(dòng)化、多功能、高效率、操作方便的氣動(dòng)打標(biāo)機(jī)設(shè)備是現(xiàn)代化生產(chǎn)線的新需求。當(dāng)前， 國(guó)內(nèi)外氣動(dòng)打標(biāo)技術(shù)的發(fā)展主要有以下三個(gè)方向:
（1）數(shù)字化、自動(dòng)化
20 世紀(jì) 80 年代以來(lái)，氣動(dòng)打標(biāo)機(jī)的數(shù)字化和自動(dòng)化成為這一領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。近年來(lái)，隨著傳感技術(shù)、電子技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)代的打標(biāo)機(jī)己經(jīng)進(jìn)入了計(jì)算機(jī)控制為主的時(shí)代。
數(shù)字化自動(dòng)化的具體表現(xiàn)有:打標(biāo)過(guò)程實(shí)時(shí)監(jiān)控和打標(biāo)工件運(yùn)行過(guò)程的監(jiān)控(如對(duì)鋼管在生產(chǎn)線上的監(jiān)控);自動(dòng)掃描、自動(dòng)定位和跟蹤檢測(cè)技術(shù)在打標(biāo)機(jī)系統(tǒng)中的應(yīng)用;能夠?qū)崟r(shí)自動(dòng)地修改和處理任意復(fù)雜的圖形和字符。加拿大的伊斯沃精密機(jī)械有限公司是中國(guó)最大的標(biāo)記設(shè)備服務(wù)商，它旗下的標(biāo)識(shí)機(jī)在自動(dòng)化方面優(yōu)勢(shì)極強(qiáng)。
(2)多功能、集成化
在現(xiàn)代生產(chǎn)環(huán)境下，打標(biāo)機(jī)不僅要能夠進(jìn)行單一形式的打標(biāo)，還要實(shí)現(xiàn)功能多樣化。例如:打標(biāo)機(jī)既要能夠打印標(biāo)準(zhǔn)字庫(kù)中的字符，還要能夠打印用戶自行設(shè)計(jì)的字符圖樣，并且還能夠在一定程度上對(duì)點(diǎn)陣字符的打印軌跡進(jìn)行優(yōu)化。傳統(tǒng)的點(diǎn)陣打印是按照逐行或逐列掃描的順序進(jìn)行的，這樣做電機(jī)的無(wú)效行程就較多，效率較低。如果能夠?qū)Ⅻc(diǎn)陣字符軌跡進(jìn)行優(yōu)化，那么將獲得較高的打印效率。這是打標(biāo)機(jī)發(fā)展的一個(gè)重要方向。
同時(shí)由于在上世紀(jì) 80 年代 ARM 芯片的出現(xiàn)，嵌入式技術(shù)得到了充分的發(fā)展，越來(lái)越多的公司將嵌入式系統(tǒng)技術(shù)引入到打標(biāo)機(jī)控制系統(tǒng)中來(lái)，開(kāi)發(fā)出適應(yīng)現(xiàn)代企業(yè)生產(chǎn)線上使用的系統(tǒng)。基于 ARM 芯片搭建起控制系統(tǒng)架構(gòu)，使得打標(biāo)機(jī)體積不斷減小， 功能越來(lái)越強(qiáng)大，集成化越來(lái)越高。近年來(lái)還出現(xiàn)了手持式氣動(dòng)打標(biāo)機(jī)，這正是氣動(dòng)打標(biāo)機(jī)未來(lái)向著集成化方向發(fā)展的具體體現(xiàn)。武漢銘陽(yáng)激光技術(shù)有限公司的
MYQD-D600 型多功能氣動(dòng)打標(biāo)機(jī)已經(jīng)證實(shí)打標(biāo)機(jī)的多功能、集成化正在成為現(xiàn)實(shí)。(3)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單化、操作界面人性化
隨著打標(biāo)機(jī)集成化的提高，很多功能將集中在少數(shù)幾個(gè)模塊中實(shí)現(xiàn)，氣動(dòng)打標(biāo)機(jī)的結(jié)構(gòu)也就相對(duì)變得越來(lái)越簡(jiǎn)單。
簡(jiǎn)單化不僅僅體現(xiàn)在硬件的結(jié)構(gòu)方面，同時(shí)也體現(xiàn)在軟件方面，窗口式的操作程序、觸摸屏等技術(shù)使打標(biāo)機(jī)的各種操作更清楚更容易掌握，這也是當(dāng)前氣動(dòng)打標(biāo)機(jī)技術(shù)發(fā)展的一個(gè)方向。而且，針對(duì)當(dāng)前中國(guó)龐大的市場(chǎng)，各大打標(biāo)機(jī)生產(chǎn)企業(yè)也緊緊抓住操作界面中文化這一課題，致力于開(kāi)發(fā)符合國(guó)人操作習(xí)慣的操作界面。上海萬(wàn)木春機(jī)電設(shè)備有限公司的打標(biāo)機(jī)軟件系統(tǒng)可以在 WIN98、WIN2000、WINME、XP 等系統(tǒng)下運(yùn)行，可導(dǎo)入 CAD 等矢量圖形，全中文提示操作界面，其旗下的 WM6-AT 氣動(dòng)打標(biāo)機(jī)操作非常人性化。
4
二、論文（設(shè)計(jì)）研究的內(nèi)容1.重點(diǎn)解決的問(wèn)題
氣動(dòng)打印機(jī)的傳動(dòng)設(shè)計(jì)
（1） 傳動(dòng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
（2） 導(dǎo)軌樣式型號(hào)的選擇
（3） 步進(jìn)電機(jī)的選擇
（4） 滾珠絲杠的選擇
2.擬開(kāi)展研究的幾個(gè)主要方面（論文寫(xiě)作大綱或設(shè)計(jì)思路）
1. 緒論
1.1 機(jī)械設(shè)備表面標(biāo)識(shí)雕刻機(jī)設(shè)計(jì)的背景意義
1.2 氣動(dòng)標(biāo)識(shí)雕刻機(jī)的研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)1.3 本課題所要研究的主要內(nèi)容
2. 氣動(dòng)標(biāo)識(shí)雕刻機(jī)的整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、組成與工作原理
2.1 整體機(jī)構(gòu)的簡(jiǎn)述
2.2 整體機(jī)構(gòu)組成圖
2.3 氣動(dòng)標(biāo)識(shí)雕刻機(jī)的組成
2.4 氣動(dòng)標(biāo)識(shí)雕刻機(jī)的工作原理
3. 氣動(dòng)標(biāo)識(shí)雕刻機(jī)的傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)
3.1 氣動(dòng)標(biāo)識(shí)雕刻機(jī)的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖
3.2 步進(jìn)電機(jī)的選擇
3.3 導(dǎo)軌的設(shè)計(jì)
3.4 滾珠絲杠螺母副的設(shè)計(jì)
3.5 同步帶輪的設(shè)計(jì)
4. 氣動(dòng)標(biāo)識(shí)雕刻機(jī)的氣動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)
4.1 氣動(dòng)系統(tǒng)的簡(jiǎn)述
4.2 氣動(dòng)系統(tǒng)原理圖設(shè)計(jì)
5. 氣動(dòng)標(biāo)識(shí)雕刻機(jī)打字程序的數(shù)控編制
5.1 數(shù)控技術(shù)的簡(jiǎn)述
5.2 編程實(shí)例6.結(jié)論
3.本論文（設(shè)計(jì)）預(yù)期取得的成果
本次畢業(yè)設(shè)計(jì)主要是設(shè)計(jì)一臺(tái)氣動(dòng)打標(biāo)機(jī)，希望通過(guò)本次設(shè)計(jì)深入了解機(jī)械設(shè)備表面標(biāo)識(shí)雕刻機(jī)領(lǐng)域的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)，并在設(shè)計(jì)的過(guò)程中總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，完成一篇論文及相關(guān)圖紙。
三、論文（設(shè)計(jì)）工作安排
1.擬采用的主要研究方法（技術(shù)路線或設(shè)計(jì)參數(shù)）；
（1） 查閱相關(guān)資料，了解設(shè)計(jì)內(nèi)容
（2） 完成開(kāi)題報(bào)告，總體方案
（3） 完成機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
（4） 對(duì)方案進(jìn)行修改
（5） 繪制圖紙
（6） 撰寫(xiě)說(shuō)明書(shū)，翻譯外文文獻(xiàn)
（7） 完善各項(xiàng)目?jī)?nèi)容，準(zhǔn)備答辯2.論文（設(shè)計(jì)）進(jìn)度計(jì)劃
第 1-2 周：查閱相關(guān)文獻(xiàn)并閱讀。第 3 周: 撰寫(xiě)文獻(xiàn)綜述及開(kāi)題報(bào)告。第 4 周：完善并交開(kāi)題報(bào)告。
第 5 周：總體方案分析及論證。
第 6 周：進(jìn)行步進(jìn)電機(jī)的選擇。
第 7 周：進(jìn)行導(dǎo)軌的設(shè)計(jì)。
第 8 周：滾珠絲杠螺母副的設(shè)計(jì)。
第 9 周：同步帶輪的設(shè)計(jì)。
第 10 周：氣動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。
第 11 周：數(shù)控編程實(shí)例。
第 12 周：完成電腦繪圖。
第 13 周：翻譯外文文獻(xiàn)。
第 14 周：撰寫(xiě)說(shuō)明書(shū)。
第 15 周：提交畢業(yè)設(shè)計(jì)并準(zhǔn)備答辯。
第 16 周：完善并檢查，準(zhǔn)備畢業(yè)答辯。
、需要閱讀的參考文獻(xiàn)
[1] 路建萍,李小寧,孫靜.全自動(dòng)氣動(dòng)打標(biāo)機(jī)的控制系統(tǒng)開(kāi)發(fā)[J].中國(guó)制造業(yè)信息化，2007-10,36(19)：52-53.
[2] 錢(qián)國(guó)慶.QDB-I 型精密氣動(dòng)打標(biāo)機(jī)的研究與開(kāi)發(fā)[D].南京：南京理工大學(xué)，2002. [3] 龔仲華.數(shù)控技術(shù).機(jī)械工業(yè)出版社，2004 年 1 月：120721
[4] 武衛(wèi),辛世界,張新義,等.自動(dòng)打標(biāo)機(jī)的研制[J].研究·開(kāi)發(fā)，2002-12，40(460)： 24-25.
[5] 于云滿,關(guān)浩等.計(jì)算機(jī)數(shù)控原理[S].大連:大連出版社,2001 年 10 月
[6] 劉昌勇.增強(qiáng)型氣動(dòng)打標(biāo)機(jī)針頭動(dòng)力學(xué)模型分析[J].機(jī)械裝備制造技術(shù)，2008， 10：34-35.
[7] 李永銅.DCQ-Ⅱ工業(yè)氣動(dòng)標(biāo)記打印機(jī)的研制[J].《制造技術(shù)與機(jī)床》，1998 年 6 月
[8] 鄧樹(shù)森.我國(guó)激光加工產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀及展望[J]. 激光集錦,2001 年第 11 卷第 3 期
[9] 楊芳.工業(yè)打印機(jī)的硬件電路設(shè)計(jì)及分析[J].貴州大學(xué)學(xué)報(bào),2002 年 8 月19 卷第 3 期
[10] 楊昕.氣動(dòng)打標(biāo)系統(tǒng)的分析與研究[J].湖南農(nóng)機(jī)，2007-07：172-173.
[11] 陳曼龍，滾珠絲杠副選型設(shè)計(jì)中的熱變形問(wèn)題[J].機(jī)械設(shè)計(jì)與制造，2008 年第12 期：8-131
[12] 于華.數(shù)控機(jī)床的編程實(shí)例[S].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2004 年 9 月
[13] 郭浩, 魏建國(guó), 李元鈴,等.貨車(chē)滾動(dòng)軸承標(biāo)志板全自動(dòng)打標(biāo)機(jī)簡(jiǎn)介[J].鐵道車(chē)輛：設(shè)備與機(jī)具，2009-01，47(1)：37-38
[14] 何攀. 氣動(dòng)打標(biāo)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性分析及運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)研究 [D]. 中南大學(xué),2007.DOI:10.7666/d.y1327304.
[15] 孫鵬.經(jīng)濟(jì)型雕刻機(jī)結(jié)構(gòu)分析及優(yōu)化[D].南京農(nóng)業(yè)大學(xué),2014.
[16] 田千虎 . 小 型 數(shù) 控 雕 刻 機(jī) 的 裝 配 測(cè) 試 與 誤 差 分 析 [J]. 電子世 界,2014,(20):431-431,432.
[17] Michael C. Anderson.Micropercussion Marking[J].Manufacturing Engineering,2009,142(2):33-33.
[18] Establishment of Profile Production Line for Shipbuilding in Shipyard[C].//The proceedings of the nineteenth (2009) international offshore and polar engineering conference (ISOPE-2009). vol.1-4, 2009.2009:795-799.
附：文獻(xiàn)綜述
11
文獻(xiàn)綜述
改革開(kāi)放30多年以來(lái)，我國(guó)的工業(yè)化水平不斷提高，特別是制造業(yè)更是得到了長(zhǎng)足發(fā)展。隨著機(jī)械行業(yè)的不斷進(jìn)步，人們對(duì)機(jī)械產(chǎn)品的質(zhì)量要求也在逐步提高，這就使得我們?cè)谏a(chǎn)過(guò)程中要更加注重產(chǎn)品質(zhì)量問(wèn)題的解決。當(dāng)機(jī)械產(chǎn)品出現(xiàn)質(zhì)量問(wèn)題時(shí)，我們要有能力及時(shí)的找出產(chǎn)品問(wèn)題出現(xiàn)的環(huán)節(jié)，并加以改正，這就涉及到我這次研究的器械——?dú)鈩?dòng)標(biāo)識(shí)打印機(jī)。標(biāo)識(shí)打印機(jī)，顧名思義就是用機(jī)器代替人工進(jìn)行雕刻的設(shè)備。早在很多年前，雕刻產(chǎn)品就已然成為人們生活的一部分，這種需求推動(dòng)了雕刻藝術(shù)的日益精深。隨著微電子技術(shù)、控制理論、檢測(cè)技術(shù)、計(jì)算機(jī)控制等技術(shù)的
迅速發(fā)展， 數(shù)控系統(tǒng)不斷更新，機(jī)械雕刻亦在20 世紀(jì)90年代獲得了較大發(fā)展。如今， 雕刻機(jī)已經(jīng)在各行各業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用及發(fā)展，如木工行業(yè)、模具雕刻、紫銅和石墨電極加工、石材雕刻等。
與油漆噴涂標(biāo)記不同，打標(biāo)工藝要求標(biāo)記清晰，保存時(shí)間持久。打標(biāo)的作用是提高產(chǎn)品檔次，樹(shù)立品牌形象，便于企業(yè)進(jìn)行質(zhì)量控制與管理，有較好的防偽功能，同時(shí)可以為企業(yè)提供產(chǎn)品的可追溯性，從而生產(chǎn)出的產(chǎn)品更好的貫徹IS09000標(biāo)準(zhǔn)?，F(xiàn)有打標(biāo)機(jī)主要有如下幾種類型：
滾壓打標(biāo)機(jī)，字模在氣液缸壓力下作用在工件表面滾壓形成字痕。
氣動(dòng)打標(biāo)機(jī)，氣動(dòng)打標(biāo)針在壓縮空氣作用下做往復(fù)沖擊運(yùn)動(dòng)，在工件表面沖擊出小坑形成字痕。
電動(dòng)打標(biāo)機(jī)，電動(dòng)打標(biāo)針在電磁線圈作用下做往復(fù)沖擊運(yùn)動(dòng)，在工件表面沖擊出連串小坑形成字痕。
激光打標(biāo)機(jī)，激光束聚焦在工件表面，去除材料或改變材料顏色形成字痕。其中， 滾壓打標(biāo)機(jī)是最早出現(xiàn)在我國(guó)的高壓天然氣瓶打標(biāo)機(jī)，90年代主要從日本進(jìn)口，由于機(jī)床體積龐大，不能靈活更換字模，滾壓應(yīng)力大等缺點(diǎn)已逐步被氣瓶生產(chǎn)廠家淘汰。
激光打標(biāo)機(jī)作為新興的高壓天然氣瓶打標(biāo)機(jī)，具有打印效果好、鋼印標(biāo)記清晰美觀、無(wú)噪音的優(yōu)點(diǎn)，但由于造價(jià)較高，且激光頭成本在實(shí)際生產(chǎn)中每5000支鋼瓶打標(biāo)就需更換一次的成本過(guò)高，且在環(huán)境惡劣(灰塵、油污、振動(dòng))的生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)，其可靠性差，故障率大，對(duì)激光設(shè)備的維護(hù)困難等原因，目前沒(méi)有大規(guī)模使用。
氣動(dòng)打標(biāo)機(jī)目前作為主流的高壓天然氣瓶打標(biāo)機(jī)，被廣泛應(yīng)用于氣瓶鋼印打標(biāo)。氣動(dòng)打標(biāo)就是根據(jù)需要標(biāo)記的圖形或字符在高壓天然氣瓶肩部球面標(biāo)記的位置，由圖像采集確定標(biāo)記頭打印位置然后經(jīng)過(guò)計(jì)算機(jī)中控制程序的處理，生成控制脈沖信號(hào)， 并且由計(jì)算機(jī)接口傳至控制箱，控制X、Y、Z軸直線位移和繞坐標(biāo)軸轉(zhuǎn)動(dòng)伺服電機(jī)， 將打標(biāo)頭旋轉(zhuǎn)到指定區(qū)域，由沖擊氣缸沖壓字模或打標(biāo)針完成字符或圖像的打印。
考慮到降低打標(biāo)機(jī)的制造成本，采用了簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)，主要結(jié)構(gòu)有底座、工作臺(tái)、龍門(mén)架、X向進(jìn)給電動(dòng)機(jī)、Y向進(jìn)給電動(dòng)機(jī)、Z向進(jìn)給電動(dòng)機(jī)、主軸電動(dòng)機(jī)、打標(biāo)機(jī)機(jī)身
及電氣系統(tǒng)部分組成。首先，雕刻刀具由高速電機(jī)帶動(dòng)只做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，Z方向的進(jìn)刀、退刀運(yùn)動(dòng)由Z軸方向上的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)滾珠絲杠來(lái)實(shí)現(xiàn)。其次，采用橫梁移動(dòng)、工作臺(tái)固定實(shí)現(xiàn)X，y運(yùn)動(dòng)的方式，機(jī)頭在橫梁上移動(dòng)(X向)，實(shí)現(xiàn)雕刻寬度；橫梁在底座上移動(dòng)(y向)，實(shí)現(xiàn)雕刻長(zhǎng)度；主軸組件上下移動(dòng)(Z向)，實(shí)現(xiàn)雕刻深度。最后，在X， Y，Z方向上的導(dǎo)向件均采用圓柱直線導(dǎo)軌，其導(dǎo)向精度可滿足對(duì)工作臺(tái)定位精度的 要求，在保證整個(gè)系統(tǒng)的機(jī)械剛性的前提下，為了簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)，減輕整機(jī)重量， 其主體框架采用硬鋁制造，選用標(biāo)準(zhǔn)的緊固件和定位銷(xiāo)連接。打標(biāo)機(jī)在工作時(shí)，先將加工對(duì)象固定在工作臺(tái)上，選擇合適的刀具裝夾在電主軸上，能夠?qū)崿F(xiàn)X、Y、Z軸3 個(gè)方向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)由可編程序控制器實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，來(lái)完成工件的自動(dòng)加工。
雕刻機(jī)完整的工作流程主要包括4部分。第1部分，浮雕設(shè)計(jì)及G代碼生成，如常用的ARTCAM軟件，該軟件可完成三維浮雕制作及G代碼生成，同時(shí)具有刀路模擬加工功能，可真實(shí)地模擬加工路徑和產(chǎn)品的形狀。第2部分，脈沖的分配及發(fā)送，MACH 軟件的作用類似于運(yùn)動(dòng)控制卡，主要作用是完成G代碼的解釋，加工點(diǎn)坐標(biāo)位移量的計(jì)算，譯碼、刀補(bǔ)、插補(bǔ)、加減速控制及各個(gè)軸位移脈沖的發(fā)送。第3部分，控制系統(tǒng)的作用主要是完成各個(gè)軸脈沖的接收及發(fā)送限位、原點(diǎn)開(kāi)關(guān)的信號(hào)給MACH控制軟件，同時(shí)對(duì)各個(gè)軸的運(yùn)動(dòng)行驅(qū)動(dòng)。第4部分，雕刻機(jī)本體通過(guò)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)，用刀具完成材料的雕刻動(dòng)作，最終形成加工產(chǎn)品。
主傳動(dòng)系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)主運(yùn)動(dòng)的系統(tǒng)主軸組件是雕刻機(jī)的執(zhí)行件。它的功用是支承并帶動(dòng)工件或刀具旋轉(zhuǎn)進(jìn)行切削，承受切削力和驅(qū)動(dòng)力等載荷，完成表面的成形運(yùn)動(dòng)。雕刻機(jī)主運(yùn)動(dòng)方案通常采用專用的主軸電機(jī)，當(dāng)前電主軸主要采用的是交流高頻電動(dòng)機(jī)，故也稱為“高頻主軸”，由于沒(méi)有中間傳動(dòng)環(huán)節(jié)，有時(shí)又稱它為“直接傳動(dòng)主軸”。主軸組件由主軸電機(jī)和支架及其安裝在主軸上的傳動(dòng)件、密封件等組成，要求有良好的回轉(zhuǎn)精度、結(jié)構(gòu)剛度、抗振性、熱穩(wěn)定性及精度的保持性。，與普通機(jī)床主傳動(dòng)系統(tǒng)相比結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。這是由于加工對(duì)象范圍小、負(fù)載輕，變速功能主要由變速電動(dòng)機(jī)來(lái)承擔(dān)。雕刻機(jī)主傳動(dòng)為主軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，主軸承承受的軸向載荷較大，徑向載荷稍小， 精度要求較高。雕刻機(jī)的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)通過(guò)接收控制系統(tǒng)發(fā)出的進(jìn)給速度和位移指令信號(hào)(由驅(qū)動(dòng)電路作轉(zhuǎn)換和放大后)，經(jīng)驅(qū)動(dòng)裝置和機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，驅(qū)動(dòng)雕刻機(jī)的龍門(mén)架、加工電動(dòng)機(jī)主軸固定架等執(zhí)行部件實(shí)現(xiàn)工作進(jìn)給和快速運(yùn)動(dòng)。在整個(gè)工作過(guò)程中， 刀具在電主軸帶動(dòng)下做高速旋轉(zhuǎn)， 并且Z 方向、X 方向步進(jìn)電機(jī)將運(yùn)動(dòng)傳遞給絲杠螺母， 使刀具沿著垂直（Z） 方向做進(jìn)刀、退刀運(yùn)動(dòng)以及橫向（X） 方向的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。工作臺(tái)在工作過(guò)程中僅單方向（即只做Y 方向） 的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)， 帶動(dòng)工件作Y 方向的進(jìn)給， 該設(shè)計(jì)工作原理:步進(jìn)電機(jī)接收脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)動(dòng)， 并帶動(dòng)絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)， 由于螺母固定在工作臺(tái)上， 因而限制了螺母的旋轉(zhuǎn)自由度， 使其只能做直線運(yùn)動(dòng)， 從而實(shí)現(xiàn)工作臺(tái)在某個(gè)方向（X、Y 或Z 方向） 的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。在X、Y、Z 方向上的導(dǎo)軌均采用直線圓柱導(dǎo)軌， 其導(dǎo)向精度完全可滿足工作臺(tái)定位精度的要求， 見(jiàn)圖1
圖 1 主軸傳動(dòng)設(shè)計(jì)原理
簡(jiǎn)單化不僅僅體現(xiàn)在硬件的結(jié)構(gòu)方面，同時(shí)也體現(xiàn)在軟件方面，窗口式的操作程序、觸摸屏等技術(shù)使打標(biāo)機(jī)的各種操作更清楚更容易掌握，這也是當(dāng)前氣動(dòng)打標(biāo)機(jī)技術(shù)發(fā)展的一個(gè)方向。而且，針對(duì)當(dāng)前中國(guó)龐大的市場(chǎng)，各大打標(biāo)機(jī)生產(chǎn)企業(yè)也緊緊抓住操作界面中文化這一課題，致力于開(kāi)發(fā)符合國(guó)人操作習(xí)慣的操作界面。上海萬(wàn)木春機(jī)電設(shè)備有限公司的打標(biāo)機(jī)軟件系統(tǒng)可以在 WIN98、WIN2000、WINME、XP 等系統(tǒng)下運(yùn)行，可導(dǎo)入 CAD 等矢量圖形，全中文提示操作界面，其旗下的 WM6-AT 氣動(dòng)打標(biāo)機(jī)操作非常人性化。
可以看出，氣打印機(jī)的應(yīng)用范圍廣，工作原理較為簡(jiǎn)單明了，而且科技含量在不斷的升高，從原來(lái)的純?nèi)斯げ僮鞯浆F(xiàn)在電腦控制，集人性化，小型化和自動(dòng)化為一身的新一代標(biāo)識(shí)機(jī)正在逐步進(jìn)入人們的視線。本此研究的氣動(dòng)標(biāo)識(shí)打印機(jī)就是又有這些特點(diǎn)的新一代產(chǎn)品，并將在現(xiàn)有標(biāo)識(shí)打印機(jī)技術(shù)水平的基礎(chǔ)上，以自己的學(xué)術(shù)水平獨(dú)立設(shè)計(jì)完成標(biāo)識(shí)打印機(jī)各主要部件的設(shè)計(jì)。
指導(dǎo)教師評(píng)閱意見(jiàn)(對(duì)選題情況、研究?jī)?nèi)容、工作安排、文獻(xiàn)綜述等方面進(jìn)行評(píng)閱) 同意開(kāi)題
審 教研室主任意見(jiàn)核
意見(jiàn)
同意開(kāi)題
簽字：甄恒州 日期：2017-04-07
簽字：王珍 日期：2017-04-07
學(xué)院教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)意見(jiàn)
同意
簽字：賈衛(wèi)平 日期：2017-04-10
公章：機(jī)械工程學(xué)院
壓縮包內(nèi)含有CAD圖紙和說(shuō)明書(shū),咨詢Q 197216396 或 11970985
摘要
標(biāo)識(shí)是指用于識(shí)別產(chǎn)品及其質(zhì)量、數(shù)量、特性、特征和使用方法所做的各種表示的統(tǒng)稱。機(jī)械產(chǎn)品在生產(chǎn)過(guò)程中需要對(duì)零部件進(jìn)行有效的管理，在市場(chǎng)上需要對(duì)其進(jìn)行識(shí)別和質(zhì)量跟蹤，標(biāo)識(shí)打印機(jī)的出現(xiàn)就很好的解決了這一問(wèn)題。標(biāo)識(shí)打印機(jī)大概分為三大類：金屬電印標(biāo)識(shí)打印機(jī)、激光標(biāo)識(shí)打印機(jī)、氣動(dòng)標(biāo)識(shí)打印機(jī)。這三種標(biāo)識(shí)打印機(jī)都有各自的特點(diǎn)，其中氣動(dòng)標(biāo)識(shí)打印機(jī)是近年來(lái)出現(xiàn)的一種機(jī)電一體化產(chǎn)品，它是集機(jī)械、電子信息、計(jì)算機(jī)等技術(shù)于一體。由于它具有應(yīng)用范圍廣、功能強(qiáng)，適應(yīng)性強(qiáng)并且打印標(biāo)識(shí)不易被仿造等一系列優(yōu)點(diǎn)，所以在最近幾年內(nèi)得到了迅速的應(yīng)用和普及。
氣動(dòng)標(biāo)識(shí)打印機(jī)的組成主要包括：控制系統(tǒng)、傳動(dòng)系統(tǒng)、氣動(dòng)系統(tǒng)、標(biāo)記系統(tǒng)。它的基本工作原理是連通來(lái)自計(jì)算機(jī)控制信號(hào)，當(dāng)計(jì)算機(jī)接到來(lái)自Y原點(diǎn)控制開(kāi)關(guān)和X原點(diǎn)控制開(kāi)關(guān)的信號(hào)后，帶動(dòng)標(biāo)記頭在驅(qū)動(dòng)氣源的配合工作下，采用高速?zèng)_擊方式，形成字符，或圖形點(diǎn)陣，從而完成在金屬材料上所需要的各種文字、號(hào)碼、圖形的標(biāo)記打標(biāo)。
通過(guò)對(duì)氣動(dòng)標(biāo)識(shí)打印機(jī)組成和工作原理的了解，本文所要完成的主要工作是設(shè)計(jì)氣動(dòng)標(biāo)識(shí)打印機(jī)的傳動(dòng)系統(tǒng)，包括運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖的設(shè)計(jì)、步進(jìn)電機(jī)的選擇、導(dǎo)軌、滾珠絲杠螺母副、同步帶輪的設(shè)計(jì)和整體機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)。還有氣動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，以及打字程序的數(shù)控編程。
關(guān)鍵詞:氣動(dòng)標(biāo)識(shí)打印機(jī)；傳動(dòng)系統(tǒng)；氣動(dòng)系統(tǒng)；數(shù)控編程
Ⅰ
ABSTRACT
Marking is a general designation of the expression to recognise products and the quality, quantity, features and direction of these products. There is a problem that machinery products require an effective management of their hardware in the producing procedure and recognition and quality tracking after plunged into the market. The appearance of marking printer has solved this problem very well. Marking printer can be classified into three types, which includes metal electricity-signeted marking printer，laser marking printer and pneumatic marking printer. Each type of marking printers has its own features. Among these printers, stream-drive marking printer is a kind products of mechatronics coming up in recent years, with a combination of the techniques about machinery, electronic information, computer etc. Due to its a series of advantages such as broad domain of application, powerful function, strong applicability and troubled to be imitated, it has been applied and spread rapidly recent years.
The pneumatic marking printer's composition mainly includes control system, transmission system, pneumatic system, mark system. Its main working principle is to connect the control signals from the computer. When the computer receives signals from Y zero point controlling switch and X zero point controlling switch, it drives the marking head crashing in a high-speed, forming characters or figure lattice, finishing the markings of diversified words, numbers and figures in need on metal material, with the cooperation of the drive by the headstream of the gas.
Having knowledge of pneumatic marking printer’s composition and its working principle, I write this disquisition to design the transmission system of an air operated marking printer, which includes a simple design of movement, the choice of step-by-steps electrical machinery, the design of guide rail, the ball -screw , synchronous pulley's design and the overall organization design. Also has pneumatic system's design, as well as typing procedure numerical control programming.
Keywords: pneumatic marking printer;transmission system;pneumatic;
system;numerical;control;programming.
V
機(jī)械設(shè)備表面標(biāo)識(shí)雕刻機(jī)
目錄
摘要 I
ABSTRACT II
1 緒論 2
1.1 機(jī)械設(shè)備表面標(biāo)識(shí)雕刻機(jī)設(shè)計(jì)的背景意義 2
1.2 氣動(dòng)標(biāo)識(shí)打印機(jī)的研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì) 3
1.3 本課題所要研究的主要內(nèi)容 5
2 氣動(dòng)標(biāo)識(shí)打印機(jī)的組成與工作原理 6
2.1 氣動(dòng)標(biāo)識(shí)打印機(jī)的組成 6
2.2 氣動(dòng)標(biāo)識(shí)打印機(jī)的工作原理 6
3. 氣動(dòng)標(biāo)識(shí)打印機(jī)的整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 7
3.1 氣動(dòng)標(biāo)識(shí)打印機(jī)的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖 7
3.2 氣動(dòng)標(biāo)識(shí)打印機(jī)的整體機(jī)構(gòu)的簡(jiǎn)述 7
3.3 氣動(dòng)標(biāo)識(shí)打印機(jī)的整體機(jī)構(gòu)組成圖 8
4. 氣動(dòng)標(biāo)識(shí)打印機(jī)的傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 10
4.1 步進(jìn)電機(jī)的選擇 10
4.2 同步帶輪的設(shè)計(jì) 11
4.3 縱向橫向滾珠絲杠螺母副的設(shè)計(jì) 15
4.4 機(jī)構(gòu)導(dǎo)軌的設(shè)計(jì) 26
5. 氣動(dòng)標(biāo)識(shí)打印機(jī)的氣動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 30
5.1 氣動(dòng)系統(tǒng)的相關(guān)介紹 30
5.2 氣動(dòng)系統(tǒng)原理圖設(shè)計(jì) 31
6. 氣動(dòng)標(biāo)識(shí)打印機(jī)打標(biāo)頭的數(shù)控編制 32
6.1 數(shù)控技術(shù)的相關(guān)介紹 32
6.2 編程實(shí)例 32
結(jié)論 35
參考文獻(xiàn) 36
附錄A：外文翻譯 35
附錄B：外文原文 40
致 謝 52
1 緒論
1.1 機(jī)械設(shè)備表面標(biāo)識(shí)雕刻機(jī)設(shè)計(jì)的背景意義
標(biāo)識(shí)是指用于識(shí)別產(chǎn)品及其數(shù)量、質(zhì)量、特征、特性和使用方法所做的各種表示的統(tǒng)稱。機(jī)械產(chǎn)品在生產(chǎn)過(guò)程中需要對(duì)零部件進(jìn)行有效的管理，在市場(chǎng)上需要對(duì)其進(jìn)行識(shí)別和質(zhì)量跟蹤，因此，需要對(duì)機(jī)械零部件的重要部分進(jìn)行標(biāo)識(shí)。在機(jī)械半成品的加工過(guò)程中，往往也需要加入各種特殊標(biāo)記，標(biāo)識(shí)打印機(jī)的出現(xiàn)很好的解決了這一問(wèn)題。標(biāo)識(shí)打印機(jī)大概分為三大類：激光標(biāo)識(shí)打印機(jī)、金屬電印標(biāo)識(shí)打印機(jī)、氣動(dòng)標(biāo)識(shí)打印機(jī)。這三種標(biāo)識(shí)打印機(jī)都有各自的特點(diǎn)，其中氣動(dòng)標(biāo)識(shí)打印機(jī)是近年來(lái)出現(xiàn)的一種機(jī)電一體化產(chǎn)品，它是集機(jī)械、計(jì)算機(jī)、電子信息等技術(shù)于一體。由于它具有應(yīng)用范圍廣、功能強(qiáng)、適應(yīng)性強(qiáng)并且打印標(biāo)識(shí)不易被仿造等一系列優(yōu)點(diǎn)，所以在最近幾年內(nèi)得到了迅速的應(yīng)用和普及。標(biāo)記質(zhì)量的好壞雖然不會(huì)直接影響零部件的使用壽命和性能，但是作為產(chǎn)品綜合質(zhì)量的一個(gè)重要方面仍不容忽視，尤其是在競(jìng)爭(zhēng)激烈的市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)條件下，企業(yè)要想獲得可觀的經(jīng)濟(jì)效益，必須重視并且提高標(biāo)記打印的質(zhì)量。
標(biāo)識(shí)打印機(jī)主要分為三類，由于本次主要設(shè)計(jì)的是氣動(dòng)標(biāo)識(shí)打印機(jī)，所以下面簡(jiǎn)單介紹下其余兩類標(biāo)識(shí)打印機(jī)的特點(diǎn)[1]：
1 . 金屬電印標(biāo)識(shí)機(jī)
這是一種經(jīng)濟(jì)而又精致的打印標(biāo)記方法,技術(shù)源于國(guó)外,大約十幾年前由德國(guó)、美國(guó)、和日本的三家生產(chǎn)商引入中國(guó)市場(chǎng)。其工作原理是利用低電壓在打標(biāo)液的幫助下使金屬表面局部離子化，能夠在任何導(dǎo)電的金屬表面印上任意圖案或文字。其打印精度高，不破壞工作的平整度，標(biāo)記為白色或黑色；但是打標(biāo)深度較淺，對(duì)工件的表面平整度的要求較高，并且只能在表面導(dǎo)電的金屬上進(jìn)行標(biāo)記打印。另外，電印打標(biāo)機(jī)需要使用打標(biāo)液模板、模板等耗材，這些都限制了它在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的占有率。
2. 激光標(biāo)識(shí)打印機(jī)
激光標(biāo)識(shí)打印機(jī)是自1995 年逐漸發(fā)展起來(lái)的一種非接觸、無(wú)磨損、無(wú)污染的標(biāo)記工藝。其原理是利用高能量密度的激光束對(duì)目標(biāo)作用，使目標(biāo)表面發(fā)生物理或化學(xué)變化，從而獲得可見(jiàn)圖案。高能量激光束聚焦在材料表面，使材料迅速汽化形成凹坑，隨著激光束在材料表面有規(guī)律地移動(dòng)同時(shí)控制激光的開(kāi)斷，激光束就在材料表面加工成一個(gè)指定的圖案。該類打印機(jī)的特點(diǎn)是標(biāo)記速跡清晰、速度快、永久、采用非接觸式加工、污染小、無(wú)磨損刻、印深度較深、噪音低、穩(wěn)定性好，但該產(chǎn)品設(shè)計(jì)工藝復(fù)雜成本較高.
縱觀全球打標(biāo)機(jī)行業(yè)：美國(guó)名列第一，日本第二，歐洲第三，中國(guó)僅僅第四。隨著我國(guó)科技產(chǎn)業(yè)的迅猛發(fā)展，我們已經(jīng)超過(guò)日本，成為全球第二大打標(biāo)機(jī)市場(chǎng)。國(guó)內(nèi)打標(biāo)機(jī)產(chǎn)業(yè)經(jīng)過(guò)了6年多的嚴(yán)冬，殘酷的競(jìng)爭(zhēng)促進(jìn)了產(chǎn)業(yè)整合，成本控制的能力得到了提升。但是在這一輪競(jìng)爭(zhēng)中，氣動(dòng)打標(biāo)機(jī)全行業(yè)贏利能力過(guò)低、自主發(fā)展能力不足，沒(méi)有足夠的資本積累用于解決一些關(guān)鍵性的問(wèn)題如預(yù)制棒技術(shù)及規(guī)?；a(chǎn)、打標(biāo)機(jī)新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)等。這些技術(shù)瓶頸必將長(zhǎng)期制約全行業(yè)的長(zhǎng)期贏利能力和參與國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)的能力，行業(yè)只能陷入低價(jià)競(jìng)爭(zhēng)的惡性循環(huán)。從長(zhǎng)遠(yuǎn)看，這種結(jié)果對(duì)我國(guó)打標(biāo)機(jī)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展是非常不利的，同時(shí)由于產(chǎn)業(yè)鏈增值能力逐年下降，將促使越來(lái)越多的資本撤離打標(biāo)機(jī)行業(yè)，由此將會(huì)使產(chǎn)業(yè)鏈更加脆弱。
目前國(guó)內(nèi)打標(biāo)機(jī)市場(chǎng)保持增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)，全行業(yè)氣動(dòng)打標(biāo)機(jī)集中度有所提高，供貨進(jìn)一步向大企業(yè)集中。行業(yè)向布局逐步合理的新的局面發(fā)展：形成幾個(gè)不斷完善的大型產(chǎn)業(yè)集團(tuán)。其動(dòng)力一方面來(lái)源于國(guó)家信息化戰(zhàn)略的實(shí)施，有力推動(dòng)寬帶和移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的迅猛發(fā)展；另一方面，電信運(yùn)營(yíng)商轉(zhuǎn)型戰(zhàn)略的實(shí)施促進(jìn)農(nóng)村市場(chǎng)及寬帶商務(wù)市場(chǎng)的增長(zhǎng)；此外，技術(shù)進(jìn)步和市場(chǎng)對(duì)帶寬需求增加的雙重作用也推進(jìn)了我國(guó)打標(biāo)機(jī)市場(chǎng)內(nèi)在的繁榮。其次，在電力、石化和軍隊(duì)等領(lǐng)域?qū)μ胤N打標(biāo)機(jī)的需求也非常大，對(duì)打標(biāo)機(jī)的新技術(shù)、設(shè)備和工藝提出了更高的要求。雖然打標(biāo)機(jī)未來(lái)的市場(chǎng)需求非常看好，但是就目前而言，打標(biāo)機(jī)企業(yè)的發(fā)展并不樂(lè)觀?？偭吭黾樱w利潤(rùn)卻在下滑，這說(shuō)明我國(guó)打標(biāo)行業(yè)的整體發(fā)展存在一些問(wèn)題，對(duì)生產(chǎn)成本的控制上存在問(wèn)題，歸根到底就是我們的技術(shù)還不過(guò)硬，還不能和國(guó)外的高科技企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)，這對(duì)氣動(dòng)打標(biāo)機(jī)的發(fā)展來(lái)說(shuō)是非常危險(xiǎn)的。針對(duì)這些現(xiàn)象我國(guó)打標(biāo)行業(yè)必須采取一系列措施，來(lái)解決我們的不足，首先要加強(qiáng)創(chuàng)新能力，改變依靠低成本勞動(dòng)力，和低價(jià)發(fā)展的現(xiàn)狀，增強(qiáng)核心競(jìng)爭(zhēng)力，其次要重視企業(yè)的整體發(fā)展，企業(yè)組織結(jié)構(gòu)要合理化，產(chǎn)業(yè)規(guī)模要集中化，最后要加大技術(shù)對(duì)產(chǎn)出的貢獻(xiàn)率，并提高資源利用率。
1.2 氣動(dòng)標(biāo)識(shí)打印機(jī)的研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)
本次設(shè)計(jì)主要研究的是氣動(dòng)標(biāo)識(shí)打印機(jī)，它的基本工作原理是通過(guò)計(jì)算機(jī)控制，帶動(dòng)打印針頭按照計(jì)算機(jī)編輯好的圖形或文字軌跡運(yùn)行同時(shí)打印針頭在壓縮空氣的作用下做調(diào)整往復(fù)沖擊，從而在工件表面形成點(diǎn)陣式字符或圖表。該產(chǎn)品的特點(diǎn)是打標(biāo)過(guò)程自動(dòng)進(jìn)行，打印的標(biāo)記美觀、規(guī)范；打標(biāo)速度快，打印針沖擊頻率高，能滿足大批量的生產(chǎn)需要；打印針的作用力大，打標(biāo)深度可達(dá)1m m，能滿足各種深度的要求；操作簡(jiǎn)單，維護(hù)方便；性能穩(wěn)定，安全可靠。由于氣動(dòng)標(biāo)識(shí)打印機(jī)的特點(diǎn)突出，所以它的應(yīng)用范圍很廣泛，主要包括：
1、汽摩行業(yè)：對(duì)車(chē)身、車(chē)架、大梁、底盤(pán)、發(fā)動(dòng)機(jī)、連桿、汽缸、活塞、缸套、水泵、齒輪、彈簧鋼板等刻印出廠編號(hào)、生產(chǎn)編號(hào)、生產(chǎn)日期、商標(biāo)、名稱等內(nèi)容；
2、機(jī)械行業(yè)：對(duì)各種機(jī)械零部件、機(jī)床工具、五金制品、套管、套管、接箍、牙輪、泵體閥門(mén)、法蘭盤(pán)、緊固件打標(biāo)；
3、機(jī)電設(shè)備、儀表的打標(biāo)；
4、皮革制品、塑料制品打標(biāo)；
5、在銅、銅、不銹鋼、PVC等材質(zhì)的標(biāo)牌（銘牌）上刻印數(shù)據(jù)、出廠編號(hào)、生產(chǎn)日期等；
6、刻印刻度盤(pán)
追溯打標(biāo)機(jī)的發(fā)展歷史[2]：1973年，美國(guó)的TELESIS公司研發(fā)出了全球第一臺(tái)氣動(dòng)打標(biāo)機(jī)；1984年，法國(guó)的TECHNIFOR公司研制出全球第一臺(tái)手持式氣動(dòng)打標(biāo)機(jī)； 1997年，重慶捷達(dá)公司從加拿大引進(jìn)打標(biāo)機(jī)系統(tǒng)，并在國(guó)內(nèi)開(kāi)始生產(chǎn)組裝，當(dāng)是主要應(yīng)用于發(fā)動(dòng)機(jī)，活賽進(jìn)行打標(biāo)，目前在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上占據(jù)著主導(dǎo)地位。加拿大的伊斯沃（EASTWARD）公司是最大的生產(chǎn)打標(biāo)機(jī)的公司，擁有50多年歷史，隨著中國(guó)機(jī)械工業(yè)界與世界同行各種合作的增多，伊斯沃產(chǎn)品也隨著國(guó)外的機(jī)械加工理念來(lái)到中國(guó)。1995年1月，伊斯沃公司在中國(guó)生產(chǎn)出第一臺(tái)氣動(dòng)標(biāo)記打印機(jī)，中國(guó)最著名的合資企業(yè)如上海通用，上海大眾，上海通用，武漢富康，南京依維柯，嘉陵本田，建設(shè)雅馬哈等從創(chuàng)建開(kāi)始就引進(jìn)了伊斯沃工業(yè)標(biāo)記設(shè)備。
然而，這些進(jìn)口的打標(biāo)機(jī)雖然質(zhì)量較好，但價(jià)格和售后服務(wù)卻相對(duì)難以讓國(guó)內(nèi)企業(yè)所接受，國(guó)內(nèi)的生產(chǎn)商雖制造出了價(jià)格較低的產(chǎn)品，但只是單純的功能上的模仿，很多技術(shù)不能達(dá)到實(shí)際要求，質(zhì)量也無(wú)法得到保證。因此，在中國(guó)生產(chǎn)和推廣擁有全套自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的氣動(dòng)打標(biāo)機(jī)，讓中國(guó)企業(yè)能用上自己的價(jià)廉物美且售后服務(wù)完善的氣動(dòng)打標(biāo)機(jī)設(shè)備成為一項(xiàng)迫切需求。在氣動(dòng)打標(biāo)機(jī)的研發(fā)上，國(guó)外還處于領(lǐng)先的地位，從上個(gè)世紀(jì)80年代開(kāi)始，國(guó)外的氣動(dòng)打標(biāo)機(jī)技術(shù)已經(jīng)日趨成熟，目前的研究主要集中在打標(biāo)機(jī)軟件和硬件的優(yōu)化上，在打標(biāo)行業(yè)內(nèi)技術(shù)領(lǐng)先的公司最近取得的主要成果有如下方面]：曲面打標(biāo)，多針頭打標(biāo)，懸梁式打標(biāo)。
國(guó)外的打標(biāo)設(shè)備和技術(shù)都是先進(jìn)的，引進(jìn)國(guó)外的先進(jìn)設(shè)備對(duì)我國(guó)打標(biāo)行業(yè)發(fā)展是好現(xiàn)象，但是，我們只注重單純的引進(jìn)，而沒(méi)有去研發(fā)我們自己的先進(jìn)技術(shù)，沒(méi)有使打標(biāo)機(jī)設(shè)備國(guó)產(chǎn)化，這樣長(zhǎng)期發(fā)展下去，必定會(huì)阻礙我國(guó)打標(biāo)機(jī)工業(yè)的發(fā)展，同時(shí)對(duì)我國(guó)經(jīng)濟(jì)也有不利印象影響。所以從現(xiàn)在的經(jīng)濟(jì)環(huán)境來(lái)看，我國(guó)要想發(fā)展好氣動(dòng)打標(biāo)機(jī)工業(yè)，就必須嚴(yán)格技術(shù)管理，加強(qiáng)全面控制，大力采用新結(jié)構(gòu)、新材料，降低消耗、降低成本，把產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)建立在更加科學(xué)合理的基礎(chǔ)上，逐步實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的更新?lián)Q代，爭(zhēng)取更多的產(chǎn)品投入國(guó)際市場(chǎng)。
1.3 本課題所要研究的主要內(nèi)容
(1): 氣動(dòng)標(biāo)識(shí)打印機(jī)的傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)
(2): 氣動(dòng)標(biāo)識(shí)打印機(jī)的氣動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)
(3): 氣動(dòng)標(biāo)識(shí)打印機(jī)的打印程序的數(shù)控編制
2 氣動(dòng)標(biāo)識(shí)打印機(jī)的組成與工作原理
2.1 氣動(dòng)標(biāo)識(shí)打印機(jī)的組成
氣動(dòng)標(biāo)識(shí)打印機(jī)由以下幾部分組成：
標(biāo)記系統(tǒng)：主要有針頭的打標(biāo)路線規(guī)劃和控制打標(biāo)針頭移動(dòng)的軟件。不在本次設(shè)計(jì)之列。
控制系統(tǒng)：包括驅(qū)動(dòng)控制、電源控制、計(jì)算機(jī)數(shù)控程序卡和控制板等；其通過(guò)電纜等插頭連接打標(biāo)機(jī)的機(jī)頭，通過(guò)電路與計(jì)算機(jī)連接，從而計(jì)算機(jī)的指令通過(guò)控制器，再由控制器發(fā)出信號(hào)操作步進(jìn)電機(jī)的移動(dòng)和打標(biāo)。不在本次設(shè)計(jì)之列，不再贅述。
傳動(dòng)系統(tǒng)：傳動(dòng)系統(tǒng)是本次課題設(shè)計(jì)的主體部分。包括通過(guò)對(duì)轉(zhuǎn)矩和步距角等參數(shù)的計(jì)算選擇合適的步進(jìn)電機(jī)；根據(jù)使用性能要求選用結(jié)構(gòu)相適應(yīng)的導(dǎo)軌；根據(jù)載荷等參數(shù)設(shè)計(jì)適用的滾珠絲杠；根據(jù)功率等參數(shù)設(shè)計(jì)傳動(dòng)帶輪。從而設(shè)計(jì)得到較為完善的傳動(dòng)系統(tǒng)。
氣動(dòng)系統(tǒng)：氣動(dòng)打標(biāo)機(jī)的氣動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)包括氣動(dòng)回路的設(shè)計(jì)和氣動(dòng)元件的選擇。
2.2 氣動(dòng)標(biāo)識(shí)打印機(jī)的工作原理
氣動(dòng)打標(biāo)機(jī)工作之前應(yīng)該將它安裝在生產(chǎn)線合適的位置并且調(diào)試好，將打標(biāo)路線編程程序，輸入專用軟件中，連接控制器，然后將空氣動(dòng)力源接入打標(biāo)機(jī)氣動(dòng)系統(tǒng)。打開(kāi)控制開(kāi)關(guān)，計(jì)算機(jī)便發(fā)出指令，打標(biāo)機(jī)開(kāi)始工作，標(biāo)記針頭在氣動(dòng)動(dòng)力源的輔助下，高速旋轉(zhuǎn)沖擊，雕刻成預(yù)先設(shè)定好的圖形或文字，從而完成產(chǎn)品所需要的各種標(biāo)識(shí)的打印。
3. 氣動(dòng)標(biāo)識(shí)打印機(jī)的整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
3.1 氣動(dòng)標(biāo)識(shí)打印機(jī)的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖
為了設(shè)計(jì)出合理的機(jī)械結(jié)構(gòu)，首先應(yīng)畫(huà)出機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖，因此，在此之前應(yīng)先充分分析掌握氣動(dòng)打標(biāo)機(jī)機(jī)構(gòu)的工作過(guò)程和運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。
從運(yùn)動(dòng)方向上分析氣動(dòng)打標(biāo)機(jī)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)：當(dāng)打標(biāo)針頭橫向運(yùn)動(dòng)時(shí)，必須由與之相連的橫線滾珠絲杠帶動(dòng)，而滾珠絲杠由同步帶輪提供動(dòng)力，同步帶輪由步進(jìn)電機(jī)提供動(dòng)力，步進(jìn)電機(jī)由控制器控制。因此以上的傳動(dòng)連接能夠完成規(guī)定動(dòng)作，達(dá)到設(shè)計(jì)要求；在Y軸方向上運(yùn)動(dòng)時(shí)，整個(gè)橫向進(jìn)給裝置和縱向滾珠絲杠螺母副連接，縱向滾珠絲杠兩端同樣也使用角接觸球軸承安裝在縱向工作臺(tái)上。氣動(dòng)標(biāo)識(shí)打印機(jī)的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖如圖3.1示：
3.1 氣動(dòng)標(biāo)識(shí)打印機(jī)的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖
3.2 氣動(dòng)標(biāo)識(shí)打印機(jī)的整體機(jī)構(gòu)的簡(jiǎn)述
在分析運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖之后，氣動(dòng)標(biāo)識(shí)打印機(jī)的結(jié)構(gòu)部分的組成主要包括：步進(jìn)電機(jī)、縱向?qū)к?、橫向?qū)к?、橫向滾珠絲杠、縱向滾珠絲杠、同步帶輪組及分別安裝在同步帶輪上的兩條同步帶。在整個(gè)的設(shè)計(jì)過(guò)程中，我逐步完成了步進(jìn)電機(jī)的型號(hào)的確定、導(dǎo)軌類型選擇和尺寸設(shè)計(jì)、滾珠絲杠螺母副的設(shè)計(jì)、同步帶的型號(hào)及尺寸，由于每一部分的設(shè)計(jì)在開(kāi)始的時(shí)候都是獨(dú)立進(jìn)行的，但是為了完成一個(gè)完整的機(jī)械設(shè)計(jì)，就必須將設(shè)計(jì)的各個(gè)零部件組裝在一起，形成一個(gè)完整的可運(yùn)動(dòng)的能實(shí)現(xiàn)功能的機(jī)構(gòu)。在裝配的過(guò)程中難免出現(xiàn)尺寸，選型不合格的情況，為了避免這些不必要的麻煩，就必須提前了解掌握每個(gè)部件的設(shè)計(jì)重點(diǎn)，難點(diǎn)，以及與其他部件配合部位，配合要求，以及機(jī)構(gòu)的安裝順序。只有把前期的準(zhǔn)備做好，才能完成一個(gè)較為合格的作品。
3.3 氣動(dòng)標(biāo)識(shí)打印機(jī)的整體機(jī)構(gòu)組成圖
在完成各個(gè)零部件的裝配后，就生成了氣動(dòng)標(biāo)識(shí)打印機(jī)的整體機(jī)構(gòu)組成圖，也稱之為氣動(dòng)標(biāo)識(shí)打印機(jī)的裝配圖。下面選取三視圖作為主要展示。
整體機(jī)構(gòu)組成圖3.2圖3.3圖3.4所示：
圖3.2 氣動(dòng)標(biāo)識(shí)打印機(jī)主視圖
圖3.3 氣動(dòng)標(biāo)識(shí)打印機(jī)俯視圖
圖3.4 氣動(dòng)打標(biāo)機(jī)左視圖
4. 氣動(dòng)標(biāo)識(shí)打印機(jī)的傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)
4.1 步進(jìn)電機(jī)的選擇
步進(jìn)電機(jī)是以角位移旋轉(zhuǎn)某一個(gè)角度為主的一類驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，而角位移需要有脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)變而來(lái)，其中脈沖個(gè)數(shù)決定了角位移的角度大小，脈沖頻率起到控制和調(diào)速步進(jìn)電機(jī)的作用。電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的方向和角度是根據(jù)脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)為角位移設(shè)定的。
根據(jù)的運(yùn)行和啟動(dòng)頻率以及轉(zhuǎn)矩等方面的參數(shù)選擇較為合適的步進(jìn)電機(jī)的型號(hào)。由公式（1）可計(jì)算出步進(jìn)電機(jī)的最大負(fù)載轉(zhuǎn)矩。
i=主動(dòng)輪的齒數(shù)/從動(dòng)輪的齒數(shù)而，在齒輪模數(shù)相同的情況下，齒輪的齒數(shù)決定了齒輪分度圓的直徑，由此我們說(shuō)，傳動(dòng)比和齒輪的分度圓直徑相關(guān)，而這里兩齒輪的分度圓直徑相同，所以得到了i=1.
= W有/W總*100%，故稱其為機(jī)械效率。除此之外η總=各個(gè)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)效率的乘積，由初步設(shè)計(jì)的方案的知?dú)鈩?dòng)打標(biāo)機(jī)內(nèi)的一些傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，而且導(dǎo)軌平摩擦的η=0.9，η同步帶傳動(dòng)=0.95，η滾珠絲杠傳動(dòng)=0.93，故η總=η同步帶傳動(dòng)*η滾珠絲杠傳動(dòng)*η=
公式中的，，。按照初期設(shè)計(jì)估測(cè)質(zhì)量M=12kg，d0=20mm， 使用機(jī)械手冊(cè)的到導(dǎo)軌動(dòng)摩擦系數(shù)μ=0.04，再取重力加速度g=9.8N/mg，將查得的參數(shù)代入公式（2）可得：
最大負(fù)載轉(zhuǎn)矩有公式（1）計(jì)算的到的是：
根據(jù)啟動(dòng)電機(jī)所需的在最大負(fù)載情況下的所需的轉(zhuǎn)矩和電機(jī)在靜態(tài)狀況下的最大轉(zhuǎn)矩（最大負(fù)載轉(zhuǎn)矩/最大靜態(tài)轉(zhuǎn)矩＞0.3）經(jīng)過(guò)計(jì)算可以得知電機(jī)的最大靜轉(zhuǎn)矩需要大于。步進(jìn)電機(jī)的步進(jìn)角是確定步進(jìn)電機(jī)型號(hào)是第一個(gè)要考慮的要素，在確定步距角的參數(shù)時(shí)，我們要按照我們所需要的脈沖當(dāng)量這個(gè)參數(shù)來(lái)選擇。再設(shè)計(jì)氣動(dòng)標(biāo)識(shí)打印機(jī)的時(shí)候，將它的打印的點(diǎn)與點(diǎn)之間的距離設(shè)為1mm,這是我們?cè)ǖ脑O(shè)計(jì)目標(biāo)，考慮實(shí)際情況后，結(jié)合同步帶輪相關(guān)參數(shù)。確定選擇的步進(jìn)電機(jī)的脈沖當(dāng)量為，由此可經(jīng)過(guò)初步的計(jì)算得到電機(jī)的步距角得：
在一般情況下，三相步進(jìn)電機(jī)的步距角一般是，兩相步進(jìn)電機(jī)的步距角一般為 。根據(jù)我們的計(jì)算結(jié)果和實(shí)際的需求，選擇兩相步進(jìn)電機(jī)，但為了達(dá)到控制精度的要求，還需要對(duì)步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行細(xì)分。后再根據(jù)兩相整步=計(jì)算電機(jī)的脈沖當(dāng)量 由上式可得出步進(jìn)電機(jī)的參數(shù)。根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)相關(guān)參考書(shū)，在本次電動(dòng)機(jī)的選型中，我選擇的是兩相混合式步進(jìn)電機(jī)，同時(shí)也因?yàn)榛旌鲜讲竭M(jìn)電機(jī)的性能高于反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)。它的型號(hào)為。
4.2 同步帶輪的設(shè)計(jì)
4.2.1 同步帶傳動(dòng)的相關(guān)介紹
同步帶取了各種帶與齒輪以及鏈等傳動(dòng)的相關(guān)優(yōu)點(diǎn)，加上它里面被做成了齒形間距一致的圓環(huán)帶以及里面設(shè)有相對(duì)應(yīng)的得輪，最后它在工作是借助它里面的設(shè)置的嚙合達(dá)到傳遞動(dòng)力的效果。
同步帶的特點(diǎn)：
A:工作時(shí)平穩(wěn)，緩沖性能好，低噪音，減震作用
B：定傳動(dòng)比和不需要滑動(dòng)尤其在運(yùn)動(dòng)的狀況下
C：高效率加節(jié)能
D：在保養(yǎng)方面有優(yōu)勢(shì)，如不用潤(rùn)滑
E：適合遠(yuǎn)距離的傳動(dòng)，中心距a>10m
同步帶的分類：
同步帶齒有弧齒和梯形齒兩類?，F(xiàn)將不同類型的同步帶剖面圖的部分分類圖示如圖4.1所示：
圖4.1 不同類型同步帶的剖視圖
在本次設(shè)計(jì)中，帶輪的設(shè)計(jì)是同步帶輪，同步帶傳動(dòng)的示意簡(jiǎn)圖如圖4.2所示。：
圖4.2 同步帶傳動(dòng)的示意簡(jiǎn)圖
4.2.2 同步帶輪的相關(guān)尺寸計(jì)算
通過(guò)查閱《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》確定本次采用。
計(jì)算方法： ， , 此處取。 ，公式中的，本次畢業(yè)設(shè)計(jì)取
=0.16KW
和，，n=1160r/min
令=，，：
即44
計(jì)算帶所需的基準(zhǔn)長(zhǎng)度
258.91mm
，，
，為，，是帶，此時(shí)經(jīng)選擇，判定
= ，
由此可以得知=5.16
同步帶輪主要尺寸設(shè)計(jì)圖所圖4.3所示：
圖4.3 同步帶輪主要尺寸圖
同步帶輪的主要相關(guān)參數(shù)如表4.1所示：
表4.1 同步帶輪的主要參數(shù)
基圓齒距（）
5.16
帶速（m/s）
2.17
中心距（a）
89.46
齒頂圓角半徑（）
0.61
齒數(shù)（Z）
20
節(jié)圓直徑（d）
31.5
同步帶輪的三位立體圖如圖4.4所示：
圖4.4 同步帶輪立體圖
4.3 縱向橫向滾珠絲杠螺母副的設(shè)計(jì)
4.3.1 滾珠絲杠螺母副的相關(guān)介紹
為了減小滾珠絲杠螺母副和它所在的機(jī)床的摩擦力，和具有性能好以及可以平穩(wěn)的傳動(dòng)的特點(diǎn)，我們把在數(shù)控機(jī)床上的絲桿螺母副滑動(dòng)換成了滾珠滾動(dòng)，把它在機(jī)床上的以前的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變成直線運(yùn)動(dòng)的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。
我針對(duì)螺旋傳動(dòng)做了具體的解釋：螺旋傳動(dòng)的動(dòng)力的傳動(dòng)與機(jī)械式的運(yùn)動(dòng)是借助了螺母/螺桿嚙合，在這過(guò)程中，一方面在運(yùn)動(dòng)方面是把旋轉(zhuǎn)式變成了直線式，另一方面在力方面具體是把轉(zhuǎn)矩變成了動(dòng)力也稱之為推動(dòng)力。最后在工作的時(shí)候我們可以按照工作方式把其中的螺旋劃分成傳力、傳導(dǎo)以及調(diào)整等等不同的螺旋。由此，我們針對(duì)具體的螺旋方式具體解釋，下面是對(duì)他們的分別闡述。
（1） 傳導(dǎo)螺旋：一般有機(jī)床進(jìn)給螺旋之類適合長(zhǎng)時(shí)間工作而且是時(shí)間連續(xù)式的，二球這種主要傳遞的運(yùn)動(dòng)，就要求高速度和高運(yùn)動(dòng)精度等等。
（2） 傳力螺旋：這是一種主要傳遞動(dòng)力的，而且是把小轉(zhuǎn)矩生成大動(dòng)力一類螺旋，通常適合低速或正常速度、間歇式運(yùn)動(dòng)甚至?xí)霈F(xiàn)自鎖等之類的工作
（3） 調(diào)整旋轉(zhuǎn)：這是一種用來(lái)調(diào)整和固定期間內(nèi)的相對(duì)位置，考慮到轉(zhuǎn)動(dòng)次數(shù)較少，且在低速或正常速度以及會(huì)自鎖等的情況下工作使用，但就精度方面而言，它的要求較高。
按照螺紋副的摩擦的情況的差異，我們把螺旋傳動(dòng)可具體劃分成兩種方式，分別為滾動(dòng)式和滑動(dòng)式的螺旋傳動(dòng)。其中滑動(dòng)式是由靜壓式和普通滑動(dòng)式的螺旋傳動(dòng)組成。
靜壓螺旋傳動(dòng)：主要是用靜液壓油膜潤(rùn)滑螺紋的工作表面的一類螺旋傳動(dòng)。由于它具有小的摩擦系數(shù)所以加上液體的潤(rùn)滑作用所以他不會(huì)出現(xiàn)磨損的情況，然后它還有高的傳動(dòng)效率和軸向剛度的特點(diǎn)，但為什么還要有一些供油系統(tǒng)呢？而且控油系統(tǒng)還要滿足壓力和溫度的要求以及其中的過(guò)濾情況。這是考慮到螺母構(gòu)造的復(fù)雜形勢(shì)而可以做的。
滑動(dòng)螺旋傳動(dòng)：在生活中我們經(jīng)常使用它，我們平時(shí)說(shuō)的普通滑動(dòng)就是滑動(dòng)螺旋傳動(dòng)。它一般按照螺紋劃分成鋸齒形與梯形，大家習(xí)慣用的是梯形的，而考慮到工藝性和強(qiáng)度的問(wèn)題，鋸齒型可以說(shuō)是很少用，加上它僅可以滿足單方面受力。而調(diào)整式螺旋相對(duì)于其他方式，更加適合適合低受力與高精密的機(jī)構(gòu)。在使用時(shí)會(huì)考慮轉(zhuǎn)矩的大小，通常情況下螺紋有低升程與小的摩擦系數(shù)，所以即使它的軸向力非常大，都不能說(shuō)明什么，是因?yàn)樗霓D(zhuǎn)矩很小很小。
傳力螺旋：它主要是借助小聲程、高增益效果的原理來(lái)得到想要的機(jī)械增益。其中的效率大約是百分之三十五左右，會(huì)出現(xiàn)自鎖的情況以及在使用過(guò)程中其壽命也是很短的，在工作中甚至呈現(xiàn)出爬行的情況。
根據(jù)滾動(dòng)螺旋內(nèi)滾珠的工作方式，我們可以把滾動(dòng)螺旋傳動(dòng)劃分成內(nèi)、外循環(huán)。所謂內(nèi)循環(huán)是在螺母上安裝幾個(gè)反相器，而且把螺母中的滾珠幾個(gè)連接到一起構(gòu)成一個(gè)封閉環(huán)，這幾個(gè)滾珠在這個(gè)環(huán)里面運(yùn)動(dòng)。而考慮到螺母加工和它的徑向尺寸的情況，它的被設(shè)成導(dǎo)管式，且在螺母里面用滾珠圈的方式構(gòu)成封閉環(huán)。
通過(guò)對(duì)螺母副的學(xué)習(xí)和了解，我掌握了螺母副的相關(guān)知識(shí)，根據(jù)氣動(dòng)打標(biāo)機(jī)的工作狀態(tài)和性能要求，選擇外循環(huán)滾動(dòng)螺母副作為本次畢業(yè)設(shè)計(jì)螺母副設(shè)計(jì)的最終選擇。
4.3.2 滾珠絲杠螺母副的相關(guān)尺寸計(jì)算
（1）.螺紋滾道的相關(guān)計(jì)算：
在開(kāi)始的時(shí)候，先選用公稱直徑 ，在查閱《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》后，確定它所對(duì)應(yīng)的，,， 。
由這些參數(shù)，可以求得
。
為，選擇
（2）.螺母的相關(guān)計(jì)算：
D=
,
選取
（3）.螺桿（絲杠）的相關(guān)計(jì)算：
=，
取
4.3.3 滾珠絲杠螺母副的校核
如果我們僅僅通過(guò)公式來(lái)設(shè)計(jì)我們所需要的零件，可能就會(huì)出現(xiàn)一種現(xiàn)象，那就是我們?cè)O(shè)計(jì)的零件滿足了設(shè)計(jì)要求，但是卻不能在實(shí)際生產(chǎn)中應(yīng)用，造成這樣的原因，大部分是因?yàn)樵O(shè)計(jì)參數(shù)沒(méi)有進(jìn)行強(qiáng)度、剛度、壽命等方面的校核，零件不滿足這些方面的要求，所以在由計(jì)算之后的到參數(shù)后，還需要用實(shí)際工作條件去進(jìn)行驗(yàn)證和校核，確保設(shè)計(jì)參數(shù)符合實(shí)際需求。
（1）.縱向滾珠絲杠螺母副的計(jì)算：
= （3）
，，，，
在查找相關(guān)資料后，氣動(dòng)打標(biāo)機(jī)相關(guān)機(jī)械的使用壽命大致在12000~15000h，以將我這次設(shè)計(jì)的氣動(dòng)打標(biāo)機(jī)的壽命設(shè)計(jì)為15000h。
剛度校核：
[7]
： ，
—
G表示的是絲杠切變模量，對(duì)于鋼的絲杠切變模量，
公式中的表示的是，取為 ，則 =
表示的是，由計(jì)算得出==，則
氣動(dòng)標(biāo)識(shí)雕刻機(jī)縱向滾珠絲杠的工作長(zhǎng)度是300mm，計(jì)算滾珠絲杠螺母副彈性形變?cè)斐傻膶?dǎo)程誤，所以符合要求。
：
，知道的范圍在之間,因?yàn)榇笥?，所以，滿足要求。
：
為：
需要滿足的的條件是在之間，所以該絲杠副合格
經(jīng)過(guò)多種方面的校核，設(shè)計(jì)的螺母副均符合設(shè)計(jì)要求。
表4.2 縱向滾珠絲杠螺母副設(shè)計(jì)尺寸參數(shù)
公稱直徑 / mm
20
滾珠直徑 / mm
2.4
螺距 /mm
4
曲率半徑 /mm
1.3
螺紋升角
接觸角
螺母內(nèi)徑 / mm
20.5
螺母外徑 / mm
22.46
（2）.橫向滾珠絲杠螺母副的相關(guān)校核：
：
：
= （4）
，，，
在查找相關(guān)資料后，氣動(dòng)打標(biāo)機(jī)相關(guān)機(jī)械的使用壽命大致在。所以將我這次設(shè)計(jì)的氣動(dòng)打標(biāo)機(jī)的壽命設(shè)計(jì)為。
剛度校核：
其中： ，
表示的；
表示的是，對(duì)于材料為鋼的絲杠切變模量G=83.3GPa；T表示轉(zhuǎn)矩，
公式中的表示的是，取為 ，則得。
為，上面算出=
橫向滾珠絲杠的工作長(zhǎng)度是350mm，計(jì)算滾珠絲杠螺母副彈性形變?cè)斐傻膶?dǎo)程誤
導(dǎo)程誤差： ，所以滿足要求。
：
> 所以穩(wěn)定性滿足要求。
：
為
需要滿足的的條件是在之間，所以該絲杠副合格
通過(guò)校核，設(shè)計(jì)的螺母副均符合設(shè)計(jì)要求。
經(jīng)過(guò)多種方面的校核，設(shè)計(jì)的螺母副均符合設(shè)計(jì)要求。
現(xiàn)將滾珠絲杠螺母副主視圖，左視圖，表示如圖4.5所示：
圖4.5 滾珠絲杠螺母副主要設(shè)計(jì)尺寸圖
滾珠絲杠螺母副的三維圖如圖4.6所示：
圖4.6 滾珠絲杠螺母副三維圖
縱向滾珠絲杠的二維圖如圖4.7所示：
圖4.7 縱向滾珠絲杠主要設(shè)計(jì)尺寸圖
縱向滾珠絲杠的三維圖如圖4.8所示：
圖4.8 縱向滾珠絲杠的三維圖
4.4 機(jī)構(gòu)導(dǎo)軌的設(shè)計(jì)
4.3.1導(dǎo)軌的相關(guān)知識(shí)
我們把能夠承受、固定等且具有減少它的摩擦作用的一種裝置或者設(shè)備稱為導(dǎo)軌，它是由金屬或其他材料做成的槽，而它主要用在固定部件和裝用的一些設(shè)備或儀器上面，而為了完成這些就要借助其表面縱向槽。
4.3.2導(dǎo)軌的設(shè)計(jì)
（1）.選擇導(dǎo)軌的使用類型
在選擇導(dǎo)軌的類型前，需要了解各個(gè)類型導(dǎo)軌的使用特點(diǎn)和使用范圍，下面簡(jiǎn)要介紹幾種設(shè)計(jì)中常用到的導(dǎo)軌類型。
表4.3 常見(jiàn)的導(dǎo)軌類型與應(yīng)用
導(dǎo)軌類型
主要特點(diǎn)
應(yīng)用
普通滑動(dòng)導(dǎo)軌
結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用維修方便；低速易爬行；磨損大，壽命低，運(yùn)動(dòng)精度不穩(wěn)定
普通機(jī)床、冶金設(shè)備
貼壁滑動(dòng)導(dǎo)軌
動(dòng)導(dǎo)軌表面貼塑料軟帶與鑄鐵或鋼質(zhì)靜導(dǎo)軌匹配，貼塑工藝簡(jiǎn)單，摩擦因數(shù)小，且不易爬行；抗磨性好，剛度較低，耐熱性差，容易蠕變
大、中型機(jī)床受力不大的導(dǎo)軌
鍍金屑（鋼）滑動(dòng)導(dǎo)軌
支撐導(dǎo)軌上鑲鋼板，耐磨性比鑄鐵高5-10倍；動(dòng)導(dǎo)軌上鑲青銅等減磨材料，穩(wěn)定性好，精度高，鑲金屬工藝復(fù)雜，成本高
重型機(jī)床如立車(chē)、龍門(mén)銑的導(dǎo)軌
動(dòng)壓導(dǎo)軌
適用于高速（90/min-600m/min）；阻尼大，抗振性好；結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，不需要復(fù)雜的供油系統(tǒng)使用維修方便，油膜厚度大，載荷和速度變化影響加工精度
速度高，精度一般的機(jī)床主運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌
靜壓導(dǎo)軌
摩擦因數(shù)很?。坏退倨椒€(wěn)性好；承載能力大，剛性、抗震性好，需要較復(fù)雜的供油系統(tǒng)調(diào)整困難
大型、重型、精密機(jī)床，數(shù)控機(jī)床工作臺(tái)
滾動(dòng)導(dǎo)軌
運(yùn)動(dòng)靈敏度高，低速平穩(wěn)性好，定位精度高；精度保持性好，磨損小，壽命長(zhǎng)，剛性抗震性差；結(jié)構(gòu)復(fù)雜，要求良好的防護(hù)，成本高
精密機(jī)床、數(shù)控機(jī)床、紡織機(jī)械
在學(xué)習(xí)了各種類型的導(dǎo)軌的特點(diǎn)與使用范圍后，我再一次對(duì)我所設(shè)計(jì)的導(dǎo)軌進(jìn)行了分析，確定了它導(dǎo)軌使用時(shí)的性能要求。我覺(jué)得滑動(dòng)導(dǎo)軌較為合適，在滑動(dòng)導(dǎo)軌這個(gè)范疇內(nèi)，根據(jù)幾何形狀還可以將滑動(dòng)導(dǎo)軌分成圓柱面型和棱柱面型，而棱柱面型導(dǎo)軌是三角形式，燕尾型式及矩形式等等不同的導(dǎo)軌的總稱。
表4.4 滑動(dòng)導(dǎo)軌的類型與特點(diǎn)
導(dǎo)軌類型
優(yōu)點(diǎn)
缺點(diǎn)
三角形導(dǎo)軌
導(dǎo)向性能與頂角α有關(guān)，α越小導(dǎo)向性越好，但α減小時(shí)導(dǎo)軌面當(dāng)量摩擦系數(shù)加大；α角加大承載能力增加。導(dǎo)軌的導(dǎo)向精度高，承載能力大，磨損后能自動(dòng)補(bǔ)償，精度保持性好，
支承導(dǎo)軌為凸三角形時(shí)，不易積存較大積屑，也不易存潤(rùn)滑油。支承導(dǎo)軌為凹三角形時(shí)，導(dǎo)軌副易產(chǎn)生動(dòng)壓效應(yīng)，但防塵性差。
矩形導(dǎo)軌
承載能力大，剛度高，檢驗(yàn)、制造和維修方便。
導(dǎo)向精度較差，磨損后不能自動(dòng)補(bǔ)償。
燕尾形導(dǎo)軌
三角形導(dǎo)軌的變形。其高度較小，可承受顛覆力矩。
剛度差，運(yùn)動(dòng)靈活性差，檢驗(yàn)、制造和維修都不方便。
圓柱形導(dǎo)軌
工藝性好，制造方便，但磨損后較難補(bǔ)償間隙
主要用于受軸向負(fù)荷的導(dǎo)軌，應(yīng)用較少。
各種類型滑動(dòng)導(dǎo)軌剖面圖如圖4.9所示：
圖4.9 滑動(dòng)導(dǎo)軌的剖面圖
在了解了以上滑動(dòng)導(dǎo)軌的功能與特點(diǎn)之后，經(jīng)過(guò)綜合分析我決定選用三角形導(dǎo)軌是所有選擇中最為合適的選擇。
（2）.確定導(dǎo)軌的具體的相關(guān)參數(shù)
導(dǎo)軌設(shè)計(jì)包括橫向?qū)к壓涂v向?qū)к?，這兩套導(dǎo)軌的選型，設(shè)計(jì)，校核。在設(shè)計(jì)中，我將縱向?qū)к壍拈L(zhǎng)度設(shè)計(jì)為，橫向?qū)к壍拈L(zhǎng)度設(shè)計(jì)為。在選擇三角形導(dǎo)軌后，需要考慮它的相關(guān)參數(shù)，這些參數(shù)能否滿足設(shè)計(jì)要求，能否實(shí)現(xiàn)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)，在選定頂角的角度時(shí)，我將選擇頂角為三角形導(dǎo)軌。三角導(dǎo)軌與工作臺(tái)可以用多種方式相連接，我選擇的是螺栓固定的方式。并且設(shè)計(jì)滑塊，三角形導(dǎo)軌與三角形滑塊二者裝配使用。我所設(shè)計(jì)的三角形導(dǎo)軌的相關(guān)參數(shù)如圖4.10所示。
圖4.10縱向三角形導(dǎo)軌剖面圖
考慮到導(dǎo)軌的磨損等方面的原因，所以導(dǎo)軌材料要滿足耐磨，小的摩擦系數(shù)，以及可以在加工、熱處理方面好用，根據(jù)這些要求，我選擇了GCr15。
三角導(dǎo)軌的三位立體圖如圖4.11所示：
圖4.11三角導(dǎo)軌立體圖
5. 氣動(dòng)標(biāo)識(shí)打印機(jī)的氣動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)
5.1 氣動(dòng)系統(tǒng)的相關(guān)介紹
氣壓傳動(dòng)的特點(diǎn)：
（1） ：氣是我們平時(shí)最常見(jiàn)的，而且取得適合方便加上用的時(shí)候會(huì)為我們少去很多錢(qián)的問(wèn)題，不需要我們找地方買(mǎi)，買(mǎi)來(lái)了還有考慮存放的問(wèn)題等等這些情況。最后在用完的時(shí)候不用考慮污染問(wèn)題，直接排放就好。
（2） 和液壓進(jìn)行對(duì)比，會(huì)發(fā)現(xiàn)啟動(dòng)的反應(yīng)能力和運(yùn)動(dòng)的速度都高，維護(hù)的時(shí)候也簡(jiǎn)單，也不考慮管道是不是堵塞之類的問(wèn)題，因?yàn)檫@種情況很少。
（3） 就構(gòu)造而言，它相對(duì)要簡(jiǎn)單，也方便我們加工，且多說(shuō)都會(huì)出現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)和通用以及達(dá)到了系列化的程度。
（4） 啟動(dòng)的物件可以自行減低無(wú)溫度，長(zhǎng)時(shí)間的工作都不用考慮是否有過(guò)熱的反應(yīng)。
表5.1 氣壓傳動(dòng)的組成與功能
名稱
作用
氣源裝置
獲得壓縮空氣的裝置，其主體部分為空氣壓縮機(jī)，它將原動(dòng)機(jī)提供的機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)闅怏w的壓力能。
氣動(dòng)執(zhí)行元件
將氣體轉(zhuǎn)化成機(jī)械能以實(shí)現(xiàn)往復(fù)運(yùn)動(dòng)或回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的執(zhí)行元件
氣動(dòng)控制元件
改變工作介質(zhì)的壓力、流量或流動(dòng)方向
氣動(dòng)輔助元件
保證元件的潤(rùn)滑、壓縮空氣的凈化、元件之間的連接以及消除聲音等所必須的
表5.2 氣壓傳動(dòng)元件的組成與功能
組成
包含
功能
氣動(dòng)執(zhí)行元件
直線氣缸
推動(dòng)工件作直線運(yùn)動(dòng)
氣馬達(dá)
推動(dòng)工件連續(xù)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)
擺動(dòng)氣缸
推動(dòng)工件在一定角度范圍內(nèi)擺動(dòng)
氣動(dòng)控制元件
壓力閥
主要功能是控制氣體的壓強(qiáng)
流量閥
控制氣缸的運(yùn)動(dòng)速度
快速排氣閥
使氣動(dòng)元件和裝置迅速排氣
排氣節(jié)流閥
裝在換向閥的排氣口，控制運(yùn)動(dòng)速度
方向閥
改變氣體的流動(dòng)方向或通斷
氣動(dòng)輔助元件
消聲器
消除空氣動(dòng)力性噪聲
轉(zhuǎn)換器
將一種信號(hào)轉(zhuǎn)換成另一種參量信號(hào)
5.2 氣動(dòng)系統(tǒng)原理圖設(shè)計(jì)
在設(shè)計(jì)氣動(dòng)打標(biāo)機(jī)氣動(dòng)打標(biāo)頭工作情況時(shí)，除了分析打標(biāo)頭的機(jī)械運(yùn)動(dòng)原理外，還需要考慮操作，調(diào)整和維修等方面的問(wèn)題。所以這個(gè)時(shí)候，一個(gè)基本回路會(huì)變成多個(gè)基本回路，提高氣動(dòng)系統(tǒng)的工作能力和性能指標(biāo)。在設(shè)計(jì)氣動(dòng)打標(biāo)機(jī)之前，要充分了解整個(gè)氣動(dòng)系統(tǒng)的工作情況，分析每一個(gè)回路的特點(diǎn)，了解每一個(gè)回路的功能，根據(jù)這些要素，選擇合適的氣動(dòng)元件，再進(jìn)行不斷地分析，調(diào)試，更換，最終達(dá)到氣動(dòng)標(biāo)識(shí)打印機(jī)最終的指標(biāo)要求。
通過(guò)分析與選擇，我決定在本次畢業(yè)設(shè)計(jì)氣動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，氣動(dòng)執(zhí)行元件選擇了直線氣缸，氣動(dòng)控制元件選擇了電磁換向閥、安全閥。氣動(dòng)系統(tǒng)的工作原理圖簡(jiǎn)圖如圖5.1所示：
圖5.1氣動(dòng)系統(tǒng)工作原理簡(jiǎn)圖
6. 氣動(dòng)標(biāo)識(shí)打印機(jī)打標(biāo)頭的數(shù)控編制
6.1 數(shù)控技術(shù)的相關(guān)介紹
數(shù)控技術(shù)是先進(jìn)的機(jī)械制造技術(shù)的發(fā)展石。在機(jī)械加工，如數(shù)控車(chē)床，加工中心等機(jī)械加工設(shè)備上，數(shù)控技術(shù)以高精確度，少時(shí)間化的特點(diǎn)成為了必不可缺的一部分。在本次畢業(yè)設(shè)計(jì)中，數(shù)控技術(shù)也是氣動(dòng)打標(biāo)機(jī)的打標(biāo)程序的基礎(chǔ)，為更好地理解打標(biāo)頭的工作狀態(tài)，現(xiàn)在先簡(jiǎn)單介紹數(shù)控技術(shù)方面的知識(shí)。
數(shù)控技術(shù)是在機(jī)械加工或者機(jī)械運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，利用計(jì)算機(jī)將信息數(shù)字化，然后用信息對(duì)過(guò)程進(jìn)行控制的一種方法，也稱之為計(jì)算機(jī)數(shù)控。數(shù)控系統(tǒng)指的是，在機(jī)械加工或者機(jī)械運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，將信息數(shù)字畫(huà)的過(guò)程中，除了計(jì)算機(jī)這個(gè)硬件之外，還需要使用配套的軟件，這樣我們就把將信息數(shù)字化過(guò)程中所需要的硬件和軟件，統(tǒng)稱為數(shù)控系統(tǒng)。
數(shù)控系統(tǒng)的編程在不同的情景下，會(huì)使用不同的代碼，相同的代碼在不同的使用條件下也會(huì)有不同用法，所以編程的時(shí)候，要根據(jù)具體情況選擇不同的代碼進(jìn)行使用，這就需要編程人掌握編程的基本指令。
6.2 編程實(shí)例
以實(shí)際中打標(biāo)機(jī)在產(chǎn)品上的應(yīng)用情況為例，對(duì)標(biāo)識(shí)符進(jìn)行數(shù)控編程。以符號(hào)“22PY”為例，在工廠中，22P表示的是產(chǎn)品型號(hào)，X、Y分別表示產(chǎn)品的兩條加工生產(chǎn)線，標(biāo)識(shí)的打印方便識(shí)別產(chǎn)品型號(hào)，也方便在產(chǎn)品出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，找到對(duì)應(yīng)生產(chǎn)線。預(yù)先設(shè)定字符大小，我將字符高設(shè)為10mm，長(zhǎng)設(shè)為5mm，打印深度定為為0.3mm。針頭轉(zhuǎn)速500r/min。
標(biāo)識(shí)打印效果如下圖所示：
O0022；
N01 G90G55G00X0Y0Z2M03 S500
N02 G01Z-0.3F40
N03 X5.0
N04 Y-5.0
N05 X0
N06 Y-10.0
N07 X5
N08 Z2.0
N09 G00X13.0
N10 G01Z-0.3
N11 X8.0
N12 Y-5.0
N13 X13.0
N14 Y0
N15 X8.0
N16 Z2.0
N17 G00X16.0
N18 G01Z-0.3
N19 Y0
N20 X21.0
N21 Y5.0
N22 X16.0
N23 Z2.0
N24 G00X24.0Y0
N25 G01Z-0.3
N26 X26.5Y-5.0
N27 Z2.0
N28 G00X29.0Y0
N29 G01Z-0.3
N30 X26.5Y-5.0
N31 Y-10.0
N32 Z2
N33 G00X0YO
N34 M05
N35 M30
結(jié)論
歷時(shí)三個(gè)多月的畢業(yè)設(shè)計(jì)終于要結(jié)束了，通過(guò)對(duì)機(jī)械設(shè)備表面標(biāo)識(shí)雕刻機(jī)設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)，讓我把大學(xué)四年的知識(shí)進(jìn)行了鞏固，并且把書(shū)本上的理論與實(shí)際應(yīng)用結(jié)合，做到了學(xué)以致用，同時(shí)通過(guò)查閱各種文獻(xiàn)、參考資料、書(shū)籍，也鍛煉了我查閱資料的能力。下面對(duì)本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的成果進(jìn)行總結(jié)：
1.了解機(jī)械設(shè)備表面標(biāo)識(shí)雕刻機(jī)設(shè)計(jì)的背景意義，以及氣動(dòng)標(biāo)識(shí)打印機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)、組成及工作原理。
2.對(duì)氣動(dòng)標(biāo)識(shí)打印機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，包括運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖的設(shè)計(jì)、導(dǎo)軌的設(shè)計(jì)、滾珠絲杠螺母副的設(shè)計(jì)、步進(jìn)電機(jī)的選擇、同步帶輪的設(shè)計(jì)及整體機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，這些設(shè)計(jì)大部分都需要用公式進(jìn)行計(jì)算，所以在設(shè)計(jì)中必須要認(rèn)真仔細(xì)，一旦哪個(gè)環(huán)節(jié)出錯(cuò)，可能就會(huì)影響整個(gè)設(shè)計(jì)。
3.對(duì)氣動(dòng)標(biāo)識(shí)打印機(jī)氣動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，通過(guò)對(duì)氣壓傳動(dòng)相關(guān)內(nèi)容的了解，選擇合適的氣動(dòng)元件，組合在一起設(shè)計(jì)出氣動(dòng)系統(tǒng)工作原理圖。
4.對(duì)氣動(dòng)標(biāo)識(shí)打印機(jī)打字程序的數(shù)控編制，通過(guò)對(duì)數(shù)控技術(shù)相關(guān)內(nèi)容的了解，尤其是對(duì)編程指令的掌握，列舉一個(gè)簡(jiǎn)單的編程實(shí)例，進(jìn)行數(shù)控編程。
總的來(lái)說(shuō)，本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的結(jié)果較準(zhǔn)確，基本滿足機(jī)械產(chǎn)品的工作要求，但在具體的某些環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)上，還存在著一些問(wèn)題，這就要求我在以后的設(shè)計(jì)中要更加仔細(xì)認(rèn)真。
參考文獻(xiàn)
[1] 路建萍,李小寧,孫靜.全自動(dòng)氣動(dòng)打標(biāo)機(jī)的控制系統(tǒng)開(kāi)發(fā)[J].中國(guó)制造業(yè)信息化，2007-10,36(19)：52-53.
[2] 錢(qián)國(guó)慶.QDB-I型精密氣動(dòng)打標(biāo)機(jī)的研究與開(kāi)發(fā)[D].南京：南京理工大學(xué)，2002.
[3] 龔仲華.數(shù)控技術(shù).機(jī)械工業(yè)出版社，2004年 1月：120721
[4] 武衛(wèi),辛世界,張新義,等.自動(dòng)打標(biāo)機(jī)的研制[J].研究·開(kāi)發(fā)，2002-12，40(460)：24-25.
[5] 于云滿,關(guān)浩等.計(jì)算機(jī)數(shù)控原理.大連:大連出版社,2001年10月
[6] 劉昌勇.增強(qiáng)型氣動(dòng)打標(biāo)機(jī)針頭動(dòng)力學(xué)模型分析[J].機(jī)械裝備制造技術(shù)，2008，10：34-35.
[7] 李永銅.DCQ-Ⅱ工業(yè)氣動(dòng)標(biāo)記打印機(jī)的研制[J].《制造技術(shù)與機(jī)床》，1998年6月
[8] 鄧樹(shù)森.我國(guó)激光加工產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀及展望[J]. 激光集錦,2001 年第 11 卷第 3 期
[9] 楊芳.工業(yè)打印機(jī)的硬件電路設(shè)計(jì)及分析[J].貴州大學(xué)學(xué)報(bào),2002 年 8 月19卷第 3 期
[10] 楊昕.氣動(dòng)打標(biāo)系統(tǒng)的分析與研究[J].湖南農(nóng)機(jī)，2007-07：172-173.
[11] 陳曼龍，滾珠絲杠副選型設(shè)計(jì)中的熱變形問(wèn)題[J].機(jī)械設(shè)計(jì)與制造，2008年第12期：8-131
[12] 于華.數(shù)控機(jī)床的編程實(shí)例.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2004年9月
[13] 郭浩, 魏建國(guó), 李元鈴,等.貨車(chē)滾動(dòng)軸承標(biāo)志板全自動(dòng)打標(biāo)機(jī)簡(jiǎn)介[J].鐵道車(chē)輛：設(shè)備與機(jī)具，2009-01，47(1)：37-38
[14] J.Y.Tsao,D.J.Ehrlich.Silversmlth and Mountain.IEEE Electron Device Lett,1982,12(3)
[15] Ming-Fei Chen, Yu-Pin Chen, Wen-Tse Hsiao, etc. A scribing laser marking system using DSP controller[J]. Optics and Lasers in Engineering,2008, 46：410-418.
55
附錄A：外文翻譯
ModelAngelo系統(tǒng)：減式快速成型五軸機(jī)器手
摘要：一個(gè)基于PC，以計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)為驅(qū)動(dòng)，5個(gè)軸減式技術(shù)快速成型機(jī)器人系統(tǒng)被提出。它被稱為Angelo模型機(jī)系統(tǒng)，集成并包括六種硬件和軟件子系統(tǒng)。系統(tǒng)實(shí)際上利用虛擬3DCAD模型生產(chǎn)一套命令程序，用于控制5軸機(jī)器人來(lái)移動(dòng)切削刀具，在其表面產(chǎn)生加熱的電線，進(jìn)而讓工件塊(聚苯乙烯泡沫或者蠟)形成復(fù)雜的形狀。用戶提供一個(gè)用于被雕刻物體的3DCAD模型。
ModelAngelo軟件系統(tǒng)預(yù)先按照步增臺(tái)階面產(chǎn)生分層的輪廓薄片數(shù)據(jù)，此數(shù)據(jù)文件包含相應(yīng)切削刀具半徑角，模型造型的升高和旋轉(zhuǎn)件的工作位置。然后ModelAngelo接口系統(tǒng)連續(xù)讀取命令提供給計(jì)算機(jī)并行端口。從而，ModelAngelo執(zhí)行系統(tǒng)執(zhí)行命令并且把反饋信號(hào)送到處理器。然后通過(guò)ModelAngelo加工子系統(tǒng)設(shè)置好刀具類型，并選擇好工件的不同切削位置，然后把工件和刀具放入，ModelAngelo刀具子系統(tǒng)加熱后開(kāi)始工作。
關(guān)鍵詞：ModelAngelo系統(tǒng)，機(jī)器人，CNC，快速成型，3DCAD，聚苯乙烯
1. 介紹快速成型技術(shù)
(RP)是一個(gè)簡(jiǎn)稱，是指用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)模型來(lái)直接建立物理模型的多技術(shù)集成應(yīng)用[1-4]。成型方法正如作為他們的名字和他們攜帶的技術(shù)一樣所變化的。一些更多傳統(tǒng)的快速成型方法是基于簡(jiǎn)化通過(guò)在碾壓的對(duì)象制造時(shí)在諸如的若干層上堆積與結(jié)合頁(yè)材料，或者通過(guò)諸如的技術(shù)(大部分一次建立一個(gè)稀薄的層)的[5-6]通過(guò)把模型切成薄片和然后進(jìn)行雕刻3D對(duì)象成為稀薄的片段的過(guò)程：通過(guò)運(yùn)用蠟或者其它聚合物的3D打印[7–9]多噴氣式頭;通過(guò)選擇性的液態(tài)的樹(shù)脂建立起這些稀薄的層[10]；或者通過(guò)在燒結(jié)(SLS)[11]的選擇性的激光中熔化的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)。
通過(guò)機(jī)器加工單個(gè)副本原型的思路也可以通過(guò)使用多軸數(shù)控機(jī)床的工作所顯示的。[12]wangetal。[13]，和Schmitzetal。[14]來(lái)命名。數(shù)控機(jī)床的加工的原型通過(guò)與盡可能完善的切削工人位置計(jì)劃利用高速進(jìn)給機(jī)器來(lái)完成，可以快速生產(chǎn)單個(gè)工件(通常由金屬制成)。
與此類似，要建造原型的DOF?機(jī)器人(用傳統(tǒng)快速原型方法和比數(shù)控機(jī)床更靈活)已經(jīng)吸引很多機(jī)器人研究人員到快速原型的領(lǐng)域。Tengleder和Vergeest[15,16]將早為這目的來(lái)進(jìn)行機(jī)器人的研究。此外，Chen等為雕刻面切實(shí)現(xiàn)一個(gè)機(jī)器人系統(tǒng)[17,18]并且過(guò)后發(fā)展為對(duì)由聚合物做成的雕刻品原型使用基于層的機(jī)器加工的一種技術(shù)[19]此外，Coole等為衛(wèi)生的器皿工業(yè)在機(jī)器加工過(guò)程中使用機(jī)器人系統(tǒng)的大規(guī)模原型(聚酯)作出了一些研究[20]。
在這篇文章里，快速原型的系統(tǒng)被稱為基于一件3D工件由五自由度成型機(jī)加工。由于它的靈活性由一個(gè)5個(gè)軸的機(jī)構(gòu)來(lái)驅(qū)動(dòng)，實(shí)體切片輪廓生成的有效率的開(kāi)發(fā)軟件，以及有利用一項(xiàng)富創(chuàng)新精新技術(shù)的一個(gè)多用途的末端，五自由度成型機(jī)能雕刻用戶視線可以到達(dá)的全部幾何學(xué)特征。大多數(shù)傳統(tǒng)快速原型技術(shù)由切片提供3D模型轉(zhuǎn)化到2D層，五自由度成型機(jī)只在它的軟件上完成這種“切片”技術(shù)，以便雕刻物體外面的外形，通過(guò)一次跟蹤，一個(gè)層被完成。物理雕刻是要求機(jī)器加工在一車(chē)床結(jié)合的那個(gè)需要雕刻的地方。
五自由度成型機(jī)在雕刻聚苯乙烯(PS)泡沫塊或者讓他們清除切割的蠟。例如：聚苯乙烯，是一種比較便宜而且便于雕刻的材料，并且有一種適合熔化的溫度(Tm=240℃)。當(dāng)這提出工作