1、數控激光切割機設計開題報告畢業設計開題報告題 目 300x400 數控激光切割機設計姓 名 教育層次學 號 省級電大專 業 機械設計制造及自動化分 校指導教師教 學 點論文（ 設計） 題目 300X400 數控激光切割機設計文獻綜述:1. 課題目的、意義激光切割的適用對象主要是難切割材料，如高強度、高韌性材料以及精密細小和形狀復雜的零件，因而數控激光切割在我國制造業中正發揮出巨大的優越性。本文設計了一臺單片機控制的數控激光切割機床，主要完成了: 機床整體結構設計，Z軸、XY軸的結構設計計算、滾珠絲杠、直線滾動導軌的選擇及其強度分析以步進電機為進給驅動的驅動系統及其傳動機構的分析設計計算; 以

2、89C51 為主控芯片的數控系統硬件電路設計、系統初始化設計及系統軟件方案設計和步進電機的控制程序設計。激光切割機是光、機、電一體化高度集成設備，科技含量高，與傳統機加工相比，激光切割機的加工精度更高、柔性化好，有利于提高材料的利用率，降低產品成本，減輕工人負擔，對制造業來說，可以說是一場技術革命。激光切割的適用對象主要是難切割材料，如高強度、高韌性、高硬度、高脆性、磁性材料，以及精密細小和形狀復雜的零件。激光切割技術、激光切割機床正在各行各業中得到廣泛的應用。因此研究和設計數控激光切割有很強的 現實意義。微機控制技術正在發揮出巨大的優越性。2. 相關研究動態，國內外現狀:激光被譽為二十世紀最

3、重大的科學發現之一，它剛一問世就引起了材料科學家的高度重視。1971年11月，美國通用汽車公司率先使用一臺250W CO激光器進行利用激光輻射提高材料耐磨性能的試驗研究，并于1974 年成功地完成了汽車轉向器殼內表面（ 可鍛鑄鐵材質） 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的首次工業應用。多年以來，世界各國投入了大量資金和人力進行激光器、激光加工設備和激光加工對材料學的研究，促使激光加工得到了飛速發展，并獲得了巨大的經濟效益和社會效益。如今在中國，激光技術已在工業、農業、醫學、軍工以及人們的現代生活中得到廣泛的應用，并且正逐步實現激光技術產業化，國

4、家也將其列為“九五”攻關重點項目之一。“十五”的主要工作是促進激光加工產業的發展，保持激光器年產值 20, 的平均增長率，實現年產值200 億元以上 ; 在工業生產應用中普及和推廣加工技術，重點完成電子、汽車、鋼鐵、石油、造船、航空等傳統工業應用激光技術進行改造的示范工程 ; 為信息、材料、生物、能源、空間、海洋等六大高科技領域提供嶄新的激光設備和儀器。數控化和綜合化把激光器與計算機數控技術、先進的光學系統以及高精度和自動化的工件定位相結合，形成研制和生產加工中心，已成為激光加工發展的一個重要趨勢。方案論證:1.3 設計任務本次設計任務是設計一臺單片機（89C51 主控芯片 ） 控制激光切割機

5、床，主要設計對象是XY工作臺部件及89C51單片機控制原理圖。而對激光切割機其他部件如冷水機、激光器等不作為設計內容要求，只作一般了解。單片機對XY工作臺的縱、橫向進給脈沖當量0.001mm/ pluse。工作臺部件主要構件為滾珠絲杠副、滾 動直線導軌副、步進電機、工作臺等。設計時應兼顧兩方向的安裝尺寸和裝配工 藝。1.4 總體設計方案分析參考數控激光切割機的有關技術資料，確定總體方案如下采用89C51主控芯片對數據進行計算處理，由I/O接口輸出控制信號給驅動器，來驅動步進電機，經齒輪機構減速后，帶動滾珠絲杠轉動，實現進給。其原理示意圖1.1。將元斗一悻而史鼠微機控制線路圖參考MCS,51系列

6、單片機控制XY工作臺線路圖。步進電機參照RORZ銖式會社的產品樣本選取，以保證質量和運行精度 ，同時驅動器也選用RORZE勺配套驅動器產品。滾珠絲杠的生產廠家很多，本設計參照了漢江機床廠、南京工藝裝備制造廠的 樣本資料，力求從技術性能、價格狀況、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，即內循環墊片預緊螺母式滾珠絲杠副。本設計棄用Z80,而選用單片機。單片機體積小、抗干擾能力強，對環境要求 不高，可靠性高，靈活性好，性價比大大超過了Z80o比較后選用89C512為主芯片。在使用過程中 89C51雖有4K的FLASH（EPROM考慮實際情況 需配備EPROMP R

7、AM并要求時序配備。選晶體頻率為 6MHz 89C51讀取時間約為 3t ,則t,480ns ,常用EPRO讀取時間約為200450ns。89C51的讀取時間應大于 ROMS求的讀取時間。89C51的讀寫時間約為4T,貝U TR,660ns, TW=800ns常用 RAM實寫時間為200ns左右，均滿足要求。根據需要，擴展 I/O接口 8155,因顯示 數據主要為數字及部分功能字，為簡化電路采用LED顯示器。鍵盤采用非編碼式矩陣電路。為防止強電干擾，采用光電隔離電路。進程計劃:1.2008.10.15 2008.11.15 查閱、搜索相關資料和專業英語翻譯;2.2008.11.16 2008.11.31 畢業實習與調研及開題報告階段;3.2008.12.03 2009.1.19 畢業設計主要工作階段，完成各種運動和動力設計計算、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。指導教師