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(nèi)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(shù)民族眾多的省份，在云南少數(shù)民族中具有非常重要的地位。銀飾在云南少數(shù)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(shù)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(jīng)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(jù)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(shù)水平和耐心細致的工作態(tài)度。且銀是一種貴金屬，質(zhì)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?shù)牧Χ群徒嵌?，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(jīng)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(shù)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(jīng)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(jīng)跟不上時代的發(fā)展，甚至有些限制銀飾雕刻技術(shù)的發(fā)展，為更好的發(fā)展銀飾雕刻技術(shù)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(shù)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(nèi)完成復雜的圖案和細節(jié)處理，從而縮短生產(chǎn)周期，提高生產(chǎn)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(shù)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(jīng)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(zhì)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(chǎn)效率和質(zhì)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(diào)研，當前市面上雕刻機一般為立式雕刻機，包含的結(jié)構(gòu)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(chǎn)成本以及操作人員安全等問題?；跈C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(jié)構(gòu)簡單、傳動效率高的優(yōu)點，適用于大多數(shù)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(zhì)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(jù)傳動的負載和轉(zhuǎn)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(guān)鍵。通過控制電機的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)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(diào)整。

機床床身結(jié)構(gòu)的研究與設計雕刻機機床床身結(jié)構(gòu)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(chǔ)，需要承受來自各個方向的力量和振動，因此其結(jié)構(gòu)設計和材料選擇都至關(guān)重要。床身結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)類似橋梁，由左右兩側(cè)的立柱和橫梁構(gòu)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。考慮到機床的加工精度、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(jié)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(zhuǎn)臺的研究與設計設計的轉(zhuǎn)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(zhuǎn)臺結(jié)構(gòu)應該簡單緊湊，方便安裝和拆卸，可采用中心固定方式，即轉(zhuǎn)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(zhuǎn)臺表面應平整，以確保雕刻精度。定位機構(gòu)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(zhuǎn)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(zhuǎn)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(qū)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(diào)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(jù)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(shù)路線及預期目標：1.技術(shù)路線調(diào)研：通過知網(wǎng)和本校圖書館等進行調(diào)研，通過對現(xiàn)有雕刻機的調(diào)試，試切等了解雕刻機的工作原理，收集技術(shù)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(shù)資料的分析與總結(jié)，了解銀飾加工的技術(shù)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(shù)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(chǔ)上，對雕刻機的零部件進行選型，并利用Solidworks參數(shù)化設計的思路，針對于典型的零部件進行參數(shù)化建模。利用參數(shù)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(diào)研的基礎(chǔ)上，做好產(chǎn)品的成本分析，并對機床成本進行初步的分析總結(jié)，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(jié)構(gòu)合理并且將所要表達的表達清晰。答辯：根據(jù)自己的設計研究內(nèi)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(shù)化建模，使其符合預期功能運行，完成雕刻機的調(diào)試運行，并形成標準作業(yè)流程及其安全規(guī)范，完善結(jié)構(gòu)并出具相關(guān)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(nèi)部結(jié)構(gòu)，查閱各種資料，對參數(shù)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(jié)構(gòu)以及參數(shù)化建模，并進行相關(guān)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(diào)試運行使其實現(xiàn)相關(guān)功能，出關(guān)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(guān)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(diào)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(shù)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(shù),2023,52(4):163-165.DOI:10.3969/j.issn.1672-500X.2023.04.054.[3]關(guān)紅,程瑞佳.湘西南苗族銀飾的創(chuàng)造性轉(zhuǎn)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(chǎn)品個性化定制技術(shù)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(shù)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(shù)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(shù)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(jié)構(gòu)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(shù)控雕刻機控制系統(tǒng)設計[J].新技術(shù)新工藝,2014,(04):28-31.[12]孫鵬.經(jīng)濟型雕刻機結(jié)構(gòu)分析及優(yōu)化[D].江蘇:南京農(nóng)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：