多功能銀飾工藝雕刻機的研究與設計開題報告

開題報告題目：多功能銀飾工藝雕刻機的研究與設計

畢業(yè)設計（論文）的主要內容：1、項目研究的目的、意義銀飾從古至今都是不可或缺的東西，尤其是在云南這樣一個少數民族眾多的省份，在云南少數民族中具有非常重要的地位。銀飾在云南少數民族中具有深厚的文化意義和重要性。它不僅是一種裝飾品，還承載著民族的歷史、信仰和傳統(tǒng)價值觀。云南的多個少數民族，如納西族、白族和傣族等，都對銀飾有著深厚的情感和文化認同。精致的銀飾品必不可少的就是雕刻工藝，然而，隨著現(xiàn)代化的發(fā)展和生活方式的改變，傳統(tǒng)銀飾雕刻技藝的傳承面臨一定的挑戰(zhàn)。銀飾雕刻需要精湛的技藝和豐富的經驗。雕刻師需要熟練掌握各種雕刻工具的使用方法，在雕刻過程中，雕刻師需要根據設計圖紙或自己的創(chuàng)意，將銀塊雕刻成各種形狀和圖案，這需要極高的技術水平和耐心細致的工作態(tài)度。且銀是一種貴金屬，質地較軟，易于變形和氧化。在雕刻過程中，雕刻師需要掌握適當的力度和角度，以避免過度變形或損壞材料。隨著人們對美的追求不斷提高，傳統(tǒng)的銀飾款式已經不能滿足現(xiàn)代消費者的需求。因此，雕刻師需要不斷學習和探索新的設計理念和技術手段，以創(chuàng)作出更具創(chuàng)意和個性化的銀飾作品。銀飾雕刻是一項耗時耗力的工作。從設計到成品，需要經過多道工序和反復打磨，這需要雕刻師投入大量的時間和精力。尤其是在制作復雜的銀飾作品時，更需要雕刻師付出更多的努力。傳統(tǒng)的雕刻已經跟不上時代的發(fā)展，甚至有些限制銀飾雕刻技術的發(fā)展，為更好的發(fā)展銀飾雕刻技術就需要在銀飾雕刻方面使用雕刻機。雕刻機采用了自動化和數字化的雕刻方式，可以大大提高銀飾的雕刻效率。相比傳統(tǒng)的手工雕刻，雕刻機可以在更短的時間內完成復雜的圖案和細節(jié)處理，從而縮短生產周期，提高生產效率。其次雕刻機具有高精度的雕刻能力，可以實現(xiàn)對銀飾表面進行精細的雕刻和處理。這種高精度的雕刻可以保證銀飾的圖案和細節(jié)更加清晰、逼真，提高銀飾的藝術價值和觀賞性。傳統(tǒng)的手工雕刻需要雕刻師具備高超的技藝和豐富的經驗，而雕刻機的使用可以降低雕刻難度，使更多的人能夠參與到銀飾雕刻中來。同時，雕刻機還可以減少手工雕刻中可能出現(xiàn)的誤差和不穩(wěn)定因素，提高銀飾的質量和穩(wěn)定性。雕刻機可以雕刻出傳統(tǒng)手工雕刻難以實現(xiàn)的復雜圖案和細節(jié)，從而拓展銀飾的樣式和范圍。這不僅可以滿足消費者對于個性化、多樣化銀飾的需求，還可以為銀飾設計師提供更多的創(chuàng)作靈感和選擇。銀飾使用雕刻機的好處主要體現(xiàn)在提高雕刻效率、精度和穩(wěn)定性，降低雕刻難度，以及拓展雕刻樣式和范圍等方面。這些好處不僅可以提高銀飾的生產效率和質量，還可以推動銀飾行業(yè)的創(chuàng)新和發(fā)展。2、設計綜述通過調研，當前市面上雕刻機一般為立式雕刻機，包含的結構主要有床身底座、工作臺、X軸進給傳動系統(tǒng)、Y軸進給傳動系統(tǒng)、Z軸傳動系統(tǒng)、主軸等，實現(xiàn)三軸加工雕刻，為解決貴重金屬碎屑收集，實現(xiàn)資源回收利用，降低生產成本以及操作人員安全等問題。基于機床設計的理念，我們可以進行一系列優(yōu)化和改進，以更好地滿足貴重金屬碎屑收集和安全性的需求。機床傳動系統(tǒng)的研究與設計機床傳動方式的選擇直接影響到雕刻機的性能和效率，常見的傳動方式包括機械傳動、液壓傳動和氣壓傳動。在此選擇使用機械傳動，它具有結構簡單、傳動效率高的優(yōu)點，適用于大多數雕刻機。其傳動部件包括齒輪、軸承、聯(lián)軸器等。齒輪的設計需要滿足傳動比的要求，同時要考慮齒輪的強度和耐磨性，對于高速、高精度的雕刻機，可以采用硬質合金或陶瓷材料制造齒輪，以提高齒輪的耐磨性和精度。而軸承的選擇則需要根據傳動的負載和轉速來確定。對動系統(tǒng)的控制是實現(xiàn)雕刻機精確運動的關鍵。通過控制電機的轉速和轉向，可以實現(xiàn)對雕刻機各個運動部件的精確控制。同時，還可以通過加入傳感器和反饋系統(tǒng)，實現(xiàn)對雕刻機運動狀態(tài)的實時監(jiān)測和調整。

機床床身結構的研究與設計雕刻機機床床身結構的研究與設計是確保整個雕刻機穩(wěn)定性和精度的核心環(huán)節(jié)。床身作為雕刻機的支撐和基礎，需要承受來自各個方向的力量和振動，因此其結構設計和材料選擇都至關重要。床身結構設計應滿足剛性、熱穩(wěn)定性以及抗振性等要求，且銀飾雕刻機所使用的機床床身結構需要滿足高精度、高穩(wěn)定性以適應銀飾雕刻的特殊要求。在此可以使用橋式床身，其結構類似橋梁，由左右兩側的立柱和橫梁構成橋架，工作頭沿橋架前后移動。橋式床身具有承載能力好、穩(wěn)定性高、精度高等優(yōu)點。適用于需要高精度和高穩(wěn)定性的雕刻機，如精密雕刻機?？紤]到機床的加工精度、穩(wěn)定性、承載能力、成本等因素，床身材料可使用復合材料，復合材料床身結合了多種材料的優(yōu)點，如高強度、高剛性和低重量，可以提供良好的剛性和穩(wěn)定性，同時減輕機器的整體重量。機床轉臺的研究與設計設計的轉臺用于雕刻機工作臺上加工曲面零件，則需要滿足易于安裝、拆卸、定位準確以及能夠承受雕刻過程中的切削力等要求。轉臺結構應該簡單緊湊，方便安裝和拆卸，可采用中心固定方式，即轉臺通過中心軸與工作臺連接，并通過鎖緊裝置實現(xiàn)固定。轉臺表面應平整，以確保雕刻精度。定位機構可以采用銷孔定位或者螺紋定位等方式。銷孔定位通過在工作臺和轉臺上設置相互配合的銷和孔來實現(xiàn)定位；螺紋定位則通過螺紋連接實現(xiàn)轉臺與工作臺的固定。為擴展雕刻機的應用范圍，雕刻機可以通過更換不同的主軸頭，實現(xiàn)激光雕刻、沖壓雕刻，3d打印等，對主軸部件的接口的設計思考主軸部件的接口設計需要滿足靈活性、兼容性、穩(wěn)定性和易于更換的要求。軸部件的接口設計應遵循一定標準，以確保不同主軸頭之間的互換性和兼容性。這樣可以簡化更換過程，減少用時和成本。主軸部件可采用模塊化設計，將主軸頭、驅動器、控制器等集成在一個模塊中。每個模塊都具有獨立的接口，方便用戶進行更換和升級。模塊化設計不僅可以提高主軸部件的可靠性，還可以降低維護成本。鑒于以上的調研，對雕刻機的零部件進行建模，建模的零部件主要包含機架（包括橫梁、支臂、底座和工作平臺等）、主軸頭、運動系統(tǒng)（包含絲杠、滑塊、導軌、軸承以及軸承座等）等，這些部件是雕刻機不可缺少的部位，且每個部件根據功能要求有不同的設計要求，在建立模型的時候就需要考慮，避免后期大幅度更改，降低時間成本。設計（論文）的技術路線及預期目標：1.技術路線調研：通過知網和本校圖書館等進行調研，通過對現(xiàn)有雕刻機的調試，試切等了解雕刻機的工作原理，收集技術資料，了解和掌握機床的基本設計原理和方法。研究：通過對技術資料的分析與總結，了解銀飾加工的技術和方法，掌握銀飾工藝品的的加工路線，為雕刻機的設計做好技術計算，利用改良型創(chuàng)新方法，完成銀飾雕刻機的改良創(chuàng)新。設計：在研究計算的基礎上，對雕刻機的零部件進行選型，并利用Solidworks參數化設計的思路，針對于典型的零部件進行參數化建模。利用參數化設計的思路，不斷優(yōu)化，完成雕刻機的模型建立，并利用Solidworks的Composer模塊完成其運動學分析。成本規(guī)劃：在市場調研的基礎上，做好產品的成本分析，并對機床成本進行初步的分析總結，初步了解標準件成本計算、非標件的制造成本分析。撰寫說明書及論文：所有的建模、組裝、安全操作書、圖紙以再來進行說明書以及論文的撰寫，簡明扼要又結構合理并且將所要表達的表達清晰。答辯：根據自己的設計研究內容，做好PPT，然后進行展示，答辯。2.預期目標基于雕刻機的了解，完成通用部件及專用部件的參數化建模，使其符合預期功能運行，完成雕刻機的調試運行，并形成標準作業(yè)流程及其安全規(guī)范，完善結構并出具相關圖紙。課題進度計劃1.第一階段（即從2024年2月222日～3月25日）了解雕刻機基本原理和內部結構，查閱各種資料，對參數化建模直齒圓柱齒輪、蝸輪蝸桿、斜齒輪、錐齒輪有一個基本的了解和認識并開始運用SolidWorks進行一些基本建模。2.第二階段（即從2024年3月26日～2024年4月20日）整合所查閱資料，完成任務書及開題報告的撰寫。3.第三階段（即從2024年4月20日～5月20日）基于零件的分析，完善雕刻機的結構以及參數化建模，并進行相關的技算。4.第四階段（即從2024年5月20日～6月20日）完成雕刻機的調試運行使其實現(xiàn)相關功能，出關鍵部件及整體的圖紙，完成畢業(yè)設計的撰寫、排版、打印裝袋和答辯準備工作。完成課題所需條件及落實措施：1.具備相關理論知識：機械原理、機械設計、力學等。2.建模軟件：SolidWorks2019及其以上版本；3.mach3及artcam軟件學習：學會使用軟件，調試運行。3.成本核算：銀飾雕刻機所需材料及運用于市場所盈利。參考文獻、資料：[1]黃婷.民間苗侗銀飾設計制作在美術課堂教學中的運用策略[J].鞋類工藝與設計,2023,3(16):117-119.DOI:10.3969/j.issn.2096-3793.2023-16-039[2]鄧錦文,陳聆希.元宇宙視域下苗族銀飾的傳承與保護研究[J].化纖與紡織技術,2023,52(4):163-165.DOI:10.3969/j.issn.1672-500X.2023.04.054.[3]關紅,程瑞佳.湘西南苗族銀飾的創(chuàng)造性轉化與創(chuàng)新性發(fā)展研究[J].天工,2023(13):6-8.DOI:10.3969/j.issn.2095-7556.2023.13.003.[4]唐世灝.銀飾工藝產品個性化定制技術研究及應用實現(xiàn)[D].貴州:貴州大學,2015.[5]黃雅琪,王婉柔,楊堃泓.連南瑤族銀飾的藝術分析及工藝研究[J].鞋類工藝與設計,2022,2(16):69-71.DOI:10.3969/j.issn.2096-3793.2022-16-020.[6]吳波,劉財勇.手工簡易激光雕刻機設計[J].電子制作,2023,31(23):90-93.DOI:10.16589/11-3571/tn.2023.23.024.[7]陳華,楊川,張華.雙頭雕刻機的設計與研究[J].自動化應用,2022,(07):139-141.DOI:10.19769/j.zdhy.2022.07.043.[8]馬聰玲.桌面級數控雕刻機的研制[D].陜西理工大學,2021.DOI:10.27733/ki.gsxlg.2021.000144.[9]丘建雄.便攜式桌面微型數控雕刻機的研制[D].廣東工業(yè)大學,2018.[10]劉薇娜,霍春燕,楊立峰.大幅面雕刻機機床床身結構研究[J].機電信息,2014,(33):147-148.DOI:10.19514/32-1628/tm.2014.33.088.[11]張鐸,蔡曉君,周士達.小型數控雕刻機控制系統(tǒng)設計[J].新技術新工藝,2014,(04):28-31.[12]孫鵬.經濟型雕刻機結構分析及優(yōu)化[D].江蘇:南京農業(yè)大學,2014.DOI:10.7666/d.Y2975861.[13]Khalid,M.S.,Jaleed,S.M.,Zafar,A.,Khan,S.A.,UrRehman,H.Z.,&Khan,Z.H.(2023).DesignandExperimentalVerificationofaLaserEngravingMachine.

2023InternationalConferenceonEmergingPowerTechnologies,ICEPT2023./10.1109/ICEPT58859.2023.10152428指導教師意見：