2 设计要求

要求根据计算，计算出四轴石材雕刻机的最佳效率，提高四轴石材雕刻机性能，减轻磨损提高寿命。改善零件布局，优化结构。对重要零件进行设计计算、强度校核，选择合适的零件材料来使四轴石材雕刻机的性能、耐用度等得到加强。在满足要求的情况下，减轻质量，并解决各零部件之间的干涉问题，对各个零部件进行合理的安排。
本文的设计成果，主要包括：
（1）毕业设计说明书：1本；
（2）四轴石材雕刻机各零件的三维造型及装配图，电子文件，一套；
（3）四轴石材雕刻机主要非标零件图及子装配图（标准CAD图电子文件）电子文件:一套；
（4）四轴石材雕刻机的装配图（标准CAD图电子文件）：1张
（5）相对最复杂的非标零件打印图纸：3张，A3图幅；
（6）四轴石材雕刻机的装配图打印图纸：1张，A1或A0图幅；
（7）四轴石材雕刻机实物或原理展示模型：1件；
（8）原理展示动画，电子文件，一套。

3 结构设计

3.1 设计方案
四轴数控石材工作台雕刻机主要由旋转轴,夹头,电机和控制操作平台四个部分组成,主要是利用数控电机进行操作,需要雕刻机具有独立的操作平台,刀库,工作平台,四轴雕刻机是由x,y,z,a四个旋转轴组成,多出一个旋转轴能够一次装夹完成石材的加工,保证了加工的精度。其外观的设计一方面是正常的外部结构,可以充分考虑作为一种成本便宜而又实用的加工材料。其整体的控制系统结构设计主要由数控电机部分带动数控旋转头实现对数控石材的加工,计算机控制系统本设计主要采用了与atmcs-51系列计算机兼容的基于at89s51单片机的控制系统。关键优势和特性之一是系统集成度高，可靠性好，功能强大，速度快和性价比高。 计算机管理系统由数控微机部分，键盘，指示灯，I / O控制接口组成、光电偶合驱动电路、步进驱动电机、电磁铁功率电路和放大器控制电路等部分组成。系统的数控石材加工操作程序和系统的控制操作命令主要通过微机和键盘的操作实现。led分别显示了整个数控石材工作台的状态。
3.2 结构分析
根根据目前雕刻机结构布局的特点和要求，选择了雕刻机所使用的龙门架垂直结构布局。 根据雕刻机的雕刻和固定人像框架，它可以分为两种结构布局形式。如图2-1。综合考虑对比两种结构布局,龙门移动式结构布局的雕刻头可以使工作台承受较大的载荷,一般用于加工较重的工件，但是移动处理的准确性相对较低。 雕刻机门的固定结构的布局可以通过雕刻头移动工作台。 雕刻头只能减轻可加工的负担，适合加工较轻的工件。 通过比较和选择雕刻机纵向框架的固定结构布局，工作台可以完成一个方向的移动,雕刻头可以完成其它两个方向的运动。如图3.1所示。

在这里插入图片描述

图3.1四轴石材雕刻机简图
3.2.1 各部分结构设计
四轴石材雕刻机减速器的组成展示图如图3.2所示。

图3.2 减速器

4 四轴石材雕刻机的进给运动

部分对于雕刻机的进运动情况进行了雕刻机进给运动设计的分析和计算可分为四个主要部分：雕刻机的主轴上下旋转，车架上下运动，横梁前后运动以及雕刻。 机床主轴上下移动。 前三个部分的进给运动设计与主轴没有本质的联系和区别。 这三个部分分别是雕刻机的Z轴驱动部分，x轴驱动部分和y轴部分。 在本节中，我们首先着重分析雕刻机x轴进给驱动电机在传动链中的进给运动，滚珠传动丝杠和直线导轨,以进一步确定其规格型号及参数。
4.1 方向进给运动组成

图4.1 方向进给运动简图

4.2 滚珠丝杠的选择
轴承的类型作为选择的依据因为丝杠所受运动轴向的拉力很小然而，现有的螺旋轴承假设一端直接固定到风力涡轮机的另一端而没有事先的张紧力。 此外，使用螺钉连接线性和运动球轴承具有以下主要优点：由于丝杠与流动轴承的接触可使丝杠与起动轴承的磨擦系数阻力及动磨擦系数阻力变化为极小,因此安装可以大大节省能源,容易安装得到具有较高的运动效率和速度。抗重负荷的能力增加，但是摩擦系数几乎不变。 因此，在重负载下摩擦系数非常小，并且可以长时间保持运动的精度。 可用机器的使用寿命可以长期保持。 线性和运动球轴承可以更换，易于安装并节省时间。 该机的特点是结构新颖，体积小，重量轻。 这样可以节省供油过程，并达到简化机械润滑剂维护的主要目的。 运动球轴承的两侧都有一个额外的油位，这特别适用于许多灰尘被污染的工作场所，因为异物很容易直接倒塌。 因此，将直线运动轴承lmf-10用作zf-10轴的直线运动轴承

图4.2 滚珠丝杠简图

6 经济技术分析

随着石材工业化的推进和发展,石材的产品越来越的多样化，技术和性能不断提高。20世纪80年代,石材制造工业重要的支柱产品之一就是大理石超薄板,厚度为10〜15mm； 在1990年代，厚度从薄板发展到超薄板，厚度小于8毫米，意大利制造的Dali花岗岩砖的厚度超过6.5毫米，瑞典制造的大理石材料的砖厚度为4毫米 。 目前，超薄大理石板的产量为3毫米。 超薄大理石板的主要优点之一是石材的重量轻。 它可以很容易地用普通的胶粘剂固定在石墙上。 具有雕刻图案的大理石材料可以有效地提高石材产品的经济附加值。
随着城市住房和环境技术向中高档建筑的发展，已经提出了异型加工石材产品，三维建筑雕塑，马赛克雕刻，各种复杂而美观的建筑曲面，圆柱面甚至石制家具。 新的市场需求。 它完全满足这些市场需求。通过对石材加工设备和工具的开发和改进,为我国石材加工市场的更进一步拓展和壮大提供了广阔的空间和天地。生产速度快,大大提高工作效率，缩短产品加工和生产时间，有效地确保产品质量。石材加工机精度高，结构合理。它依靠纯电动机械齿轮，简单的安装和维护，灵活的机器操作，稳定可靠的齿轮以及高度自动化。本机适合加工1500x1500x200mm石材。使用该加工机，消费者可以加工和雕刻每天约20平方米的高质量印版。按照目前石材市场上的最低价400元/块计算，无工人的投资业绩日价值约为工资8000元工资，机器维修折旧等。通过实现净利润3000元，可以在短时间内有效弥补投资成本。以每天3000元的投资计算，月收入可超过80,000元，每年10小时的年利润可计算为800,000元以上。该机生产精度高，成品率高于90％。它提高了农产品公司的经济效益。在农产品市场经济良好的普遍情况下，飞机的投资回收期不得超过半年，并具有可观的经济优势，社会优势和对农产品投资的较高综合利用价值。

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