发展数控技术机械制造论文提纲

论文题目：五轴联动木工数控雕刻机的结构设计与仿真

摘要：随着成品木材雕刻的市场需求不断增加，科学技术和制造技术的不断发展进步，传统的手工雕刻逐渐被自动化雕刻系统代替，基于数控系统的木工雕刻机已经成为木工雕刻行业的首选工具。而传统的三轴数控系统雕刻机，工件加工需多次装夹完成，存在精度差、效率低、速度慢等缺点，因此本文开展了基于五轴联动数控技术的木工雕刻机的研究。 本文首先阐述项目研究背景与意义，综合比较国内外木工雕刻机与五轴联动数控系统的研究技术，在查阅大量文献基础上，利用计算机辅助设计与制造技术（CAD/CAM）、虚拟制造技术（VM）和计算机辅助工程技术（CAE）等现代设计和制造技术，设计五轴联动木工数控雕刻机，主要应用于立体波浪板、工艺扇窗等立体三维加工，高质量地完成雕刻、镂空、具有复杂轮廓表面的工件以及型腔工件等多样化立体加工，出口东南亚地区。论文主要工作包括： （1）具体比较国内外木工雕刻机设计方法和工艺要求，确定雕刻机主要技术参数和总体布局：采用龙门式双摆动主轴结构方案，确定主轴传动方式与布置形式；机架结构采用方形空心型钢组合焊接而成，设计雕刻机横梁、床身等机械框架结构；进行详细、精准的计算，完成雕刻机进给传动系统、导向系统等主要功能部件的设计与校核。 （2）采用Pro/E软件对雕刻机机械结构进行三维建模，并通过虚拟装配仿真，建立木工雕刻机虚拟样机，为后期木工雕刻机静态分析、模态分析打下基础。 （3）利用有限元法对雕刻机关键部件进行结构性能分析，采用HyperMesh进行模型前后处理，仿真模型边界条件、载荷工况等，结合ANSYS和Nastran求解器，完成雕刻机关键部件的静态分析、模态分析。然后，分析雕刻机龙门横梁、床身等部件的应力、变形数据，结合木工雕刻机加工要求进行静力学结构优化，进一步完善木工雕刻机。 （4）结合雕刻机的三维设计与有限元分析，在提高雕刻机的性能，保证其精度要求的前提下，完成了五轴联动木工数控雕刻机的设计工作。 基于五轴联动数控技术的木工雕刻机能高效、高速、高精度地完成木工三维曲面加工。加工过程只需要装夹一次工件就可以完成许多工序的加工工艺过程，简化了生产过程，实现了工艺木雕制品产业化；提高了木工雕刻的精度，提升了木雕产品价值，并且降低了数控雕刻机制造成本，完善国内在该领域的研究技术。

关键词：木工雕刻;五轴数控;双摆动电主轴;静态分析;模态分析

学科专业：机械设计及理论

致谢

摘要

Abstract

第一章 绪论

1.1 论文研究背景及意义

1.2 国内外木工雕刻机的研究现状

1.2.1 国外雕刻机研究现状

1.2.2 国内雕刻机研究现状

1.3 国内外五轴联动数控系统的研究现状

1.3.1 国外五轴联动数控系统的研究现状

1.3.2 国内五轴联动数控系统的研究现状

1.4 课题涉及的关键技术

1.5 论文主要研究内容

第二章 五轴联动木工数控雕刻机方案选择

2.1 木工雕刻机设计参数和总体方案

2.1.1 木工雕刻机的设计参数

2.1.1.1 木工雕刻机产品设计需求

2.1.1.2 木工雕刻机主要技术参数选择

2.1.2 木工雕刻机总体方案

2.2 木工雕刻机总体框架结构

2.2.1 雕刻机机械框架

2.2.2 雕刻机进给系统

2.2.3 雕刻机主轴

2.3 本章小结

第三章 五轴联动木工数控雕刻机机械结构设计

3.1 龙门式五轴联动木工数控雕刻机机架结构设计

3.2 木工雕刻机主轴选择与装配

3.2.1 双摆动电主轴选择

3.2.1.1 双摆动电主轴国内外研究现状

3.2.1.2 电主轴性能参数选择

3.2.2 电主轴预紧与安装

3.2.3 电主轴冷却方式

3.3 雕刻机进给传动系统设计

3.3.1 雕刻机进给系统设计

3.3.1.1 方案选择

3.3.1.2 雕刻机传动结构设计及校核

3.3.1.3 电机选型

3.3.2 雕刻机导向系统设计

3.3.2.1 导轨概述

3.3.2.2 导轨方案选择

3.3.2.3 雕刻机导轨设计

3.4 本章小结

第四章 五轴联动木工数控雕刻机关键部件仿真与分析

4.1 雕刻机 CAE 仿真目的及内容

4.1.1 有限元概述及软件介绍

4.1.1.1 有限元概述

4.1.1.2 有限元软件介绍

4.1.2 雕刻机仿真分析目的及主要内容

4.1.2.1 雕刻机仿真分析目的

4.1.2.2 雕刻机仿真主要内容

4.2 雕刻机龙门横梁 CAE 分析

4.2.1 雕刻机龙门横梁静态性能分析

4.2.2 雕刻机龙门横梁模态性能分析

4.3 雕刻机床身 CAE 分析

4.3.1 雕刻机床身静态性能分析

4.3.2 雕刻机床身模态性能分析

4.4 本章小结

第五章 总结与展望

5.1 总结

5.2 展望

参考文献