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  研究目的： 通过查询雕刻机的相关研究论文，了解雕刻机的基本形式和执行机构形式，并分 析影响雕刻机精度的因素。根据精度要求设计雕刻机的运动机构，通过机械设计 软件进行机构实体建模，并进行零件装配和运动仿真。通过动力学仿真软件，分 析实体模型在运动过程中的动态变形对精度的影响。制作出雕刻机模型样机。

  实用价值： 从实际上来看，激光产品正向高速度、高精度、高效率、多功能方向发展，技术 含量慢慢的升高，而我国激光系统的核心大多数来源于国外，且自主研发能力不强。因 此，开发一套能更加进一步改进雕刻工艺和水平的专用软件是很适合的。本课题 的研究具有较高的实际意义和经济意义。中国的激光雕刻技术起步相对国外的较 晚，而且在其技术上存在着比较大的差距，所以结合国内的基本国情所需，研究 适合我们国人使用的激光雕刻机，对我们在这一方面的发展有着重要的意义。本 课题在理论知识、绘图技术、模型建造和运动仿真及整体设计上有着众多内容的 综合，对个人的思维及综合知识应用进行了一次有效的锻炼。

  1.激光雕刻机现有产品现状的调研及市场分析； 2.对高精度激光雕刻机进行总体结构设计； 3.激光雕刻机的动力仿线.绘制激光雕刻机的主要零件图和装配图； 5.编写设计说明书。 拟解决的主体问题: 1.对现有的雕刻机的产品及市场进行调研； 2.雕刻机的总体方案、结构的确定； 3.激光雕刻机的机械结构设计； 4.步进电机的选择； 5.对设计的激光雕刻机进行运动仿真分析；

  注：1、表格不够可加附页。 2、审核小组应至少由三位具有高级职称的教师组成；必要时可召集开题报告会。

  提出课题研究现状结构设计建模仿真绪论传动方案设计运动参数确定国外研究现状国内研究现状背景及意义电机轴承选型建立三维模型静力分析仿真运动分析零部件设计四论文设计进度安排起止时间主要容预期目标5529文献检索文献综述撰写外文文献翻译开题报告高精度激光雕刻机的总体结构设激光雕刻机的动力仿真分析绘制激光雕刻机的主要零件图和装配图毕业论文撰写五审核意见导师意见导师签字

  密度板/发泡板、玻璃器皿、塑料及其他非金属制品。 激光雕刻机能够加工很多类型的材料，对于很多企业，激光雕刻机无疑是一

  国内外研究现状、发展动态；查阅的主要文献 国内外研究现状、发展动态：1938 年世界第一台手动雕刻机在法国“嘉宝”

  问世，1950 年“嘉宝”生产出世界第一台真正意义的电动、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，随微电子 技术的突飞猛进，直接推动微型计算机的急剧发展。微电子技术和微型计算机技 术带动整个高技术群体快速的提升，从而使雕刻机产生了质的飞跃。雕刻机完善、 稳定性很高、造型美观和价格合理成为雕刻机研制的基本要求。

  学术构想与思路：采用两个伺服电机分别控制激光的发射器在 X 和 Y 方 向上的移动，通过高精度螺杆及光滑导轨严控方向上的位移并采用双涡 轮结构对机构进行反向位置补偿，进一步提升位移精度。通过相关软件对雕 刻机进行雕刻的控制。

  自 1960 年第一台激光器问世以来，激光的研究及其在所有的领域的应用得到 了迅速的发展。其高相干性在高精密测量、物质结构分析、信息存储及通信等领 域得到了大范围的应用。激光的高单色性，可在光化学领域对一些相距很近的能级作 选择激发，进行重金属的同位素分离；激光的高方向性和高亮度可广泛应用于加 工制造业（大到航天器、飞机、汽车工业，小到微电子、信息、生物细胞分离等 微技术）。随着激光器件、新型受激辐射光源，及相应工艺的不断革新与优化， 尤其是近 20 年来，激光制造技术已渗入到诸多高新技术领域和产业，并开始取 代或改造某些传统的加工行业。

  激光雕刻机的应用场景范围: 1．主要加工方式：普通雕刻、激光三维立体雕刻、膜类和板材切割、人像/ 图案雕刻、激光打标。 2．主要应用领域：各种标牌铭牌、工艺礼品、有机玻璃制品、橡胶制品、装 饰用立体字、建筑模型、制鞋/成衣打样、各类印章、其他广告制品等 3．主要加工材料：有机玻璃、双色板、布料、皮革、木材、纸类、橡胶、高

  市面上的激光设备多种多样，大致归纳有如下产品：激光打标，激光焊接， 激光切割，激光内雕，激光打孔，激光演示，激光制版机，激光美容，激光医疗， 激光喷码，激光热处理等等。他们都是激光技术与软件控制技术的结晶产物，为 现代工业文明带来了勃勃生机。

  一台雕刻机的性能,主要由雕刻速度,雕刻强度和光斑大小而决定.雕刻速度 雕刻速度指的是激光头移动的速度，通常用 IPS（英寸/秒）表示，高速度带来 高的生产效率。速度也用于控制切割的深度，对于特定的激光强度，速度越慢， 切割或雕刻的深度就越大。您可利用雕刻机面板调节速度，也可利用计算机的打 印驱动程序来调节。在 1%到 100%的范围内，调整幅度是 1%。悍马机先进的 运动控制管理系统可以使您在高速雕刻时，仍然得到超精细的雕刻质量雕刻强度雕刻 强度指射到于材料表面激光的强度。对于特定的雕刻机速度，强度越大，切割或 雕刻的深度就越大。您可利用雕刻机面板调节强度，也可利用计算机的打印驱动 程序来调节。在 1%到 100%的范围内，调整幅度是 1%。强度越大，相当于速 度也越大。切割的深度也越深光斑大小光束光斑大小可利用不一样焦距的透镜进行 调节。小光斑的透镜用于高分辨率的雕刻。大光斑的透镜用于较低分辨率的雕刻， 但对于矢量切割，它是最佳的选择。新设备的标准配置是 2.0 英寸的透镜。其光 斑大小处于中间，适用于各种场合。

  一、选题依据 课题来源、选题依据和背景情况；课题研究目的、学术价值或实际应用价值

  课题来源：教师自拟课题，研究内容是高精度雕刻机的结构及动力学仿真分析 选题依据： 激光雕刻加工是利用数控技术为基础，激光为加工媒介。加工材料在激光照射下 瞬间的熔化和气化的物理变性，达到加工的目的。激光雕刻是用激光束在各种不 同的物质表面打上永久的标记。打标的效应是通过表层物质的蒸发露出深层物 质，或者是通过光能导致表层物质的化学物理变化而刻出痕迹，或者是通过光能 烧掉部分物质，显出所需刻蚀的图形、文字。目前，激光雕刻设备在市场上需求 量很大。一台雕刻机的性能,主要由雕刻速度,雕刻强度和光斑大小而决定.雕刻速 度雕刻速度指的是激光头移动的速度，通常用 IPS（英寸/秒）表示，高速度带 来高的生产效率。速度也用于控制切割的深度，对于特定的激光强度，速度越慢， 切割或雕刻的深度就越大。 背景情况： 激光雕刻是利用高能量密度的激光对工件进行局部照射，使表层材料汽化或发生 颜色变化的化学反应，从而留下永久性标记的一种雕刻方法。激光雕刻机的应用 与优势近年来随着科学技术的进步与发展，激光雕刻机以其工作时不受任何图形限 制，不会产生任何机械形变，精度高，速度快，无毛边，品质好等优势深受各大 企业的欢迎。激光雕刻机采用无接触的热加工方式，聚焦性强，照射光斑纤细， 热播散区小，加工品质高。目前激光雕刻机在众多领域上都存在广泛的应用，如 鞋材、皮革服装、商标加工、绣花、广告装饰、木材加工、包装印刷、激光刀模、 装潢装饰行业、印刷烫金模板、工艺礼品行业、美术艺术行业、电子电器行业、 模型行业（建筑模型、航空航海模型、木制玩具）等非金属加工的雕刻、切割、 打孔。此外，激光加工方式较传统加工方式还具有精确快捷、简单易操作、高效省 料、样式新颖、自动化程度高等明显优势，因而在激光雕刻技术在国内外各大行 业中占据着慢慢的变大的应用比例。中小型企业对激光雕刻的精确度的要求越来越 高，应用面也慢慢变得广，对企业的影响越来越显重要。

  2．拟采取的研究方法、技术路线、实施方案及可行性分析 研究步骤、方法： 1.学习和借鉴国内外研究的产品技术； 2.查找有关的资料并阅读，并最终确定结构方案； 3.根据设计的基本要求和原始资料做初步设计； 4.设计激光雕刻机机械结构部分； 5.利用 Unigraphics NX 软件绘制雕刻机的机械结构部件； 6.利用仿真软件进行机构运动分析。 实施方案：