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1、精选优质文档-倾情为你奉上 图书分类号：密 级：专心-专注-专业毕业设计(论文)激光打标机结构设计及运动仿真THE DESIGN OF LASER MARKING MACHINE STRUCTUREAND MOVEMENT SIMULATION学位论文原创性声明本人郑重声明： 所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用或参考的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品或成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标注。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。论文作者签名： 日期： 年 月 日学位论文版权协议书本
2、人完全了解关于收集、保存、使用学位论文的规定，即：本校学生在学习期间所完成的学位论文的知识产权归所拥有。有权保留并向国家有关部门或机构送交学位论文的纸本复印件和电子文档拷贝，允许论文被查阅和借阅。可以公布学位论文的全部或部分内容，可以将本学位论文的全部或部分内容提交至各类数据库进行发布和检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。论文作者签名： 导师签名： 日期： 年 月 日 日期： 年 月 日摘要此次设计主要目标为设计一台激光打标机。此激光打标机主要用于芯片等小型工件的表面进行打标。另外，本文还对现今国外激光打标机的发展状况及趋势进行了分析，分析表明在现代高科技不断革新，不
3、断发展的情况下。激光打标机的运用前景将会越来越广泛。激光加工技术越来越受到人们的喜爱与认同。本次设计的任务主要是对激光打标机的机械结构进行分析、设计以及重要部件的运动仿真。前部分主要是对于激光打标机自动上料机构、机械手、传送带、打标机构、自动下料机构的具体分析与设计，在设计中主要选用了滚珠丝杠副、带轮、导轨等传动系统，并且考虑到使用时的安全性与合理性，还进行了计算与校核。根据上、下料机构、传送带的正常速度分别对步进电动机进行了选型。最后还对激光打标机运用UG6.0建模模块进行实体建模，针对激打标机的运动仿真问题，选用UG6.0的运动仿真模块进行模拟。本次设计的成果为一台可实现全自动打标的激光打
4、标机，采用滚珠丝杠副作为上、下料机构的传动结构、步进电动机为动力装置、机械手为抓取机构、材质为PVC的传送带、滑动导轨等装置。从目前全球工业及其他行业的发展的情况来看，我们可以总结出国内外激光打标机未来的发展方向：全自动化、打标材料的多样化、微型精密化。关键词 激光打标；打标机；运动仿真AbstractMain target of this design for the design of a laser marking machine.The laser marking machine is mainly used for chips and other small work-pieces
5、surface marking.In addition, this article analyzed the current development status and trend of foreign laser marking machine, the analysis shows that the application of laser marking machine prospects will be more and more widely.Laser processing technology more and more get of people love and accep
6、tance,under the condition of continuous development,in the modern high-tech innovation.This design mainly completed the mechanical structural design of laser marking machine and motion simulation of important components,etc.The specific analysis and design for the automatic feeding mechanism,automat
7、ic blanking agency and the work-piece position structure Using the transport ball screw,conveyor,guide rail in the design. And considering the safety and rationality of laser marking when using,Also carried out calculation and checking.According to the speed of the automatic feeding mechanism select
8、ed motor to laser marking machine movement simulation problem, I use UG6.0 to simulate motion to simulation module.The results of this design is a laser marking machine that can realize automatic play target, adopting the ball screw vice as a transmission structure, choosing stepper motor as the pow
9、er device, the manipulator for grasping mechanism, PVC for conveyor belt material,side guide device and so on.From the current global industry and the development of other industries, we can come to the conclusion that the development direction of laser marking machine at home and abroad in the futu
10、re: full automatic, marking the diversification of material, the micro motors.Keywords Laser marking Laser marking machine Motion simulation目 录Abstract1 绪论1.1 课题背景及意义激光是20世纪80年代前后发展起来的比较具有划时代的科技成果，已经广泛的应用于机械加工领域中，比如在工件打标、焊接、表面处理领域中。在我国机械行业中激光打标加工技术一直是重点支持和推动的一项高新技术和关键的支撑技术。基本上占据着我国机械制造业的70左右。众所周知中国在
11、世界上可以称为是一个制造业的大国，制造工艺的不断进步与创新为中国的激光打标加工设备等方面提供了一定的广阔市场。随着机械制造业向中国的不断转移，以及我国制造业的不断转型与进步，国内加工设备将会在不久的将来逐步升级，激光打标、加工制造设备行业的发展将会更加迅速与提高。尤其是关于器械、军事研究、精密仪器等工业部门方向的发展，这也反映出中国的激光市场领域极具有广阔的前景。激光打标技术是机械加工行业中最量要的一项应用技术，关于激光打标最早的应用是在20世纪80年代初期左右。由于其质量比较好、运行起来比较平稳、速度适中加上精度高以及超高效率等优点，在我国许多行业中获得了较为广泛使用与大范围推广，尤其我们比
12、较熟悉的像汽车领域、普通机械制造领域（农业机械方面的发展）、航天航空技术领域等等。当然随着我国激光器件各方面的加工技术的进步与发展，比如在功率的等级性、稳定性和可靠性的提高。激光的应用领域逐步扩大到各种各样的金属材料和一些非金属材料（如板材、玻璃、塑料、陶瓷以及橡皮等）的打标加工。激光打标加工几乎可以加工任何材料。随着机械制造业的不断进步，激光打标技术也同样不断地大力发展与使用，据估计在国际上每年差不多都在以20%30%以上的的高速度不断地增长。激光打标技术的不断发展与创新将在不久的未来发展越来越成功，越来越普及。在我国由于激光打标技术使用不是很早，无论在使用还是维修方面都不是非常的专业与精通
13、，所以尚不成熟。我国的激光打标技术与那些制造业发达的国家相比还是有着相当大的一段距离，但是随着我国经济的不断发展，与国外技术的不断交流与探讨，激光打标技术在我国将会有着越来越广阔的应用市场。1.2激光打标技术原理与特点激光打标机的原理是运用激光光束在不同材质的工件表面打上标识。因为激光能使工件表层物质发生物理变化而出现印迹，主要是激光具有强大的热能瞬间烧掉部分物质，显示出所需刻画的图形或文字。其特点：一、 加工材料十分广泛，大多数金属或非金属都可以。二、 对工件表面不产生挤压或应力，无机械加工式的磨损，并且无毒无污染。三、 在精密工作台上能进行精密微加工。四、 激光束很细，工件表面消耗的材料很
14、少。五、 可穿过透光物质，如石英；对工件内部零件进行加工。1.3设计任务本次设计任务主要是设计一台激光打标机以及对激光打标机进行运动仿真的模拟。设计的机构主要有自动上料机构、工件定位机构、工件抓取机构、工件传送机构、打标机构、自动下料机构的设计、以及上料机构、下料机构、传送带速度的要求和机械手旋转角度的控制，然而对于像激光打标机的其他部件如激光系统、电路的设计等都不作为本次设计的内容要求，只需做一般了解。本次激光打标机的自动上料机构和自动下料机构的运动速度设置为3000mm/min，传送带的运动速度设置为900mm/min，打标头上下运动范围为300mm。激光打标机其他零部件主要有滚珠丝杠副、
15、滚动轴承、机架、直线滑动导轨、支撑板、支撑杆、螺栓、直角连接板、传送带等。当然在设计时候还要考虑到激光打标机的安装尺寸和装配尺寸的合理性。最后，对设计的激光打标机运用UG6.0进行建模，建模后运用UG6.0中的装配模块进行装配，组装合理后，进行最终的运动仿真。2 总体方案设计分析本次设计的重点任务是关于打标机自动上料机构、定位打标机构、自动下料机构的设计，从而实现打标作业的自动化。其中包括机架横截面形状和外观形状的选型与设计，步进电动机的计算与选型，传动部分选用的是滚珠丝杠副、滚动轴承、传送带、电动机作为传动系统，之所以选择滚珠丝杠作为激光打标机上、下料机构以及打标头的传动机构主要原因是因为滚
16、珠丝杠副高效率的传动、刚度很强的系统、传动准确性很高。通过大量阅读、查找相关资料，和对激光打标机的观看与了解以及参考一定相关的激光打标技术的书籍，确定总体方案如下：本次设计的大体过程是电动机将转速传递给带轮，带轮带动滚珠丝杠作旋转运动，滚珠丝杠螺母通过和滚珠丝杠连接将滚珠丝杠的旋转运动转换为直线运动，从而推动载物盒向上运动，工件运输到达一定高度后，通过电脑控制机械手来抓取工件并准确的放到传送带上，由传送带将工件运输到打标头下方，到达下方时，由视觉系统来检查工件的位置，然后打标头进行准确打标，打完后再由传送带运输，最后自动从传送带上掉进自动下料机构，通过感应，自动下料机构的步进电动机运转，运行方
17、式同上料机构一样，不同的是滚珠丝杠旋转的方向正好相反。从而实现全自动的激光打标的目的。整机布局如图2-1：图2-13 机架设计 结论通过十三个周的不断努力与学习，再通过查找大量资料与自己对材料的科学分析，最终确定了一台合理的激光打标机结构。经过以上论述，对于此次设计的激光打标机得出如下结论：一、 激光打标机的基本尺寸：机架长1000mm，宽900mm,高800mm，材料灰铸铁；上料机构长600mm；宽400mm；高800mm；下料机构长800mm；宽400mm；高900mm；打标机构长200mm；宽200mm；高500mm。二、 电动机的选择：Y225M-6。三、 带传动：普通V型带：小带轮直
18、径250mm；大带轮直径500mm；中心距366mm；带长426mm。四、 滚珠丝杠副：强度计算合格，编号SFU1204-3，公称直径22mm；丝杠内径12mm；导程4mm；滚珠直径3.5mm；丝杠校核合格。五、 支撑杆：截面圆形直径8mm，长度500mm，强度校核通过。六、 滚动轴承：径向动载荷，轴向动载荷，刚度确定，型号：深沟球轴承6410。七、 传送带：带宽200mm，材质PVC，层数2层。八、 直角连接板、支撑板、滑动板、挡板等装置。致谢参考文献1 朱理.机械原理M(第二版)北京:高等教育出版社,2010年.2 濮良贵.机械设计(第九版)M.北京:高等教育出版社,2013年.3 陈秀宁
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