本科毕业论文设计开题报告

大 连 大 学本科毕业论文(设计)开题报告论 文 题 目：产品标识打印机设计学 院： 机械工程学院 专 业 、班 级： 机英052班 学 生 姓 名： 指导教师（职称） 2009年 1 月 6 日毕业论文（设计）开题报告要求开题报告既是规范本科生毕业论文工作的重要环节，又是完成高质量毕业论文（设计）的有效保证。为了使这项工作规范化和制度化，特制定本要求。一、选题依据1.论文（设计）题目及研究领域；2.论文（设计）工作的理论意义和应用价值；3.目前研究的概况和发展趋势。二、论文（设计）研究的内容1.重点解决的问题；2.拟开展研究的几个主要方面（论文写作大纲或设计思路）；3.本论文（设计）预期取得的成果。三、论文（设计）工作安排1.拟采用的主要研究方法（技术路线或设计参数）；2.论文（设计）进度计划。四、文献查阅及文献综述学生应根据所在学院及指导教师的要求阅读一定量的文献资料，并在此基础上通过分析、研究、综合，形成文献综述。必要时应在调研、实验或实习的基础上递交相关的报告。综述或报告作为开题报告的一部分附在后面，要求思路清晰，文理通顺，较全面地反映出本课题的研究背景或前期工作基础。五、其他要求1.开题报告应在毕业论文（设计）工作开始后的前四周内完成；2.开题报告必须经学院教学指导委员会审查通过；3.开题报告不合格或没有做开题报告的学生，须重做或补做合格后，方能继续论文（设计）工作，否则不允许参加答辩；4.开题报告通过后，原则上不允许更换论文题目或指导教师；5.开题报告的内容，要求打印并装订成册（部分专业可根据需要手写在统一纸张上，但封面需按统一格式打印）。1、选题依据11论文（设计）题目产品标识打印机设计12研究领域本次毕业设计内容主要研究对象集中在产品标识打印机领域，其涉及机械领域中的机械设计，传动设计，理论力学，机械制造等内容，还涉及数控领域的数控技术，程序编制等内容。13论文（设计）工作的理论意义和应用价值在机械产品质量管理工作中，很重要的一条就是零件的寿命预测和质量跟踪服务，这就要求在一些重要零部件的表面上有唯一标识，以便对其进行有效的跟踪管理，满足现代质量管理体系的要求，确保产品质量。因此，对机械零部件（特别是重要零部件）进行标记(商标、规格型号、生产批号等)是非常必要的。气动标记打印机是近年来出现的一种对产品表面进行标记的机电一体化产品，它集机械、电子、计算机等技术于一体。由于其应用范围广、功能强，适应性强且打印标识不易被仿制等一系列优点，使其在最近几年内得到了较大范围的应用和普及。标记质量的好坏尽管不会影响零部件的机械性能及使用寿命，但作为产品综合质量的一个方面仍不容忽视，尤其在竞争激烈的市场经济条件下，企业要实现名牌战略，必须重视并提高标记打印的质量。14目前研究的概况和发展趋势气动标记打印机最早由一家法国公司引入国内，目前在国内市场上占主导地位。其基本的工作原理是计算机控制驱动电机，带动打印针按字符或图形笔画轨迹运动的同时，打印针在压缩空气作用下高频冲击工件表面，从而形成由密集点阵组成的字符或图形。该产品的特点是打印针能够自动跟踪工件表面的形状而动作，有较大的打印深度，能够在工业环境下工作，以适应不同的生产现场，其体积较小，工艺简单，价格较低，故应用较为广泛，是集数字技术、计算机技术、现代数控技术于一体的高科技产品，广泛应用于机械、汽车、摩托车、航空、航天等领域，可对钢、铜、铝、塑料、木料等材质的产品、零部件及各种铭牌进行标记打印。气动标记打印机发展到现阶段，无论是国外还是国内，对它的研究和生产领域进行更深探索的厂商比比皆是，如加拿大的伊斯沃（EASTWARD）公司，上海的子林机电设备有限公司，重庆的恒伟公司等。从整体上讲，气动标记打印机的组成结构分为上位机和下位机及执行机构三部分，上位机是图形编辑和指令形成部分，下位机是脉冲形成和打印控制部分，驱动步进电机，执行机构就是包括步进电机、操作台位置信号回馈装置等。其组成如下图所示：上位机系统（应用程序）下位机系统（单片机控制）执行机构图1.系统结构图按照分类来讲，一般的将气动标记打印机分为平面刻印和旋转刻印两种。平面标记打印是较普通的标记打印，通常标记打印是在 x-y 平面上进行的，分别控制 x 方向和 y 方向的两台步进电机，并带动打印针在 x-y 平面（即工件平面）上按照给定的打印轨迹运动，打印的工件是平面的；旋转标记打印机就是将平面打印中的一个轴进行转动，而不是沿着该轴的正负方向运动，另一个轴如同平面标记打印机中的一样，沿轴的正负方向运动，打印的工件是一个曲面。另外，打印机的操作台也存在一些区别：平面标记打印机的操作台是一个平面，而旋转标记打印机的操作台上有一个转轴。现代加工技术的飞速发展对工业标记技术提出了更高的要求，设计出数字化、自动化、多功能、高效率、操作方便的气动打标机设备是现代化生产线的新需求。当前，国内外气动打标技术的发展主要有以下三个方向: （1）数字化、自动化20世纪80年代以来，气动打标机的数字化、自动化成为这一领域的研究热点，近年来，随着传感技术、电子技术、自动控制技术、计算机技术的发展，现代的打标机己经进入了计算机控制为主的时代。数字化自动化的具体表现有:打标过程实时监控和打标工件运行过程的监控(如对钢管在生产线上的监控);自动扫描、自动定位和跟踪检测技术在打标机系统中的应用;能够实时地、自动地修改和处理任意复杂的图形和字符。加拿大的伊斯沃精密机械有限公司是中国最大的标记设备服务商，它旗下的标识机在自动化方面优势极强。(2)多功能、集成化在现代生产环境下，打标机不仅要能够进行单一形式的打标，还要实现功能多样化。比如:打标机既要能够打印标准字库中的字符，还要能够打印用户自行设计的字符图样，并且还能够在一定程度上对点阵字符的打印轨迹进行优化。传统的点阵打印是按照逐行或逐列扫描的顺序进行的，这样做电机的无效行程就较多，效率很低。如果能够将点阵字符轨迹进行优化，那么将获得较高的打印效率。这是打标机发展的一个重要方向。同时由于在上世纪80年代ARM芯片的出现，嵌入式技术得到了充分的发展，越来越多的公司将嵌入式系统技术引入到打标机控制系统中来，开发出适应现代企业生产流水线上使用的系统。基于ARM芯片搭建起控制系统架构，使得打标机体积不断减小，功能越来越强大，集成化越来越高。近年来还出现了手持式气动打标机，这正是气动打标机未来向着集成化方向发展的具体体现。武汉铭阳激光技术有限公司的MYQD-D600型多功能气动打标机已经证实打标机的多功能、集成化正在成为现实。 (3)结构简单化、操作界面人性化 随着打标机集成化的提高，很多功能将集中在少数几个模块中实现，气动打标机的结构也就相对变得越来越简单。 简单化不仅仅体现在硬件的结构方面，同时也体现在软件方面，窗口式的操作程序、触摸屏等技术使打标机的各种操作更清楚、更容易掌握，这也是当前气动打标机技术发展的一个方向。而且，针对当前中国庞大的市场，各大打标机生产企业也紧紧抓住操作界面中文化这一课题，致力于开发符合国人操作习惯的操作界面。上海万木春机电设备有限公司的打标机软件系统可以在WIN98、WIN2000、WINME、XP等系统下运行，可导入CAD等矢量图形，全中文提示操作界面，其旗下的WM6-AT气动打标机操作非常人性化。2、论文（设计）研究的内容21重点解决的问题智能气动打印机的传动设计2.1.1传动结构设计2.1.2导轨样式型号的选择2.1.3步进电机的选择2.1.4滚珠丝杠的选择2.1.5智能气动打印机的程序设计22拟开展研究的几个主要方面（论文写作大纲或设计思路）2.2.1产品标识打印机的意义2.2.2全自动气动标识打印机的方案设计及工作原理2.2.3产品标识打印机的现状及发展趋势2.2.4产品标识打印机需要解决的问题2.2.5产品标识打印机的结构设计导轨的设计滚珠丝杠螺母副的设计同步带轮的设计2.2.6打标机传动系统的设计步进电机的选择打标机传动系统组成简述2.2.7气动系统的设计气压系统工作原理(原理图)气缸的选择2.2.8打字程序编制 全自动标识打印机数控编程实例2.2.8结论2.2.9参考文献23本论文（设计）预期取得的成果本次毕业设计主要是设计一台产品标识打印机，希望通过本次设计深入了解产品标识打印机领域的现状和发展趋势，并在设计的过程中总结经验，使设计出的产品标识打印机性能更为优秀。3、论文（设计）工作安排3.1拟采用的主要研究方法（技术路线或设计参数）；311 气动标识机的结构设计分析步进电机的选择 导轨的设计滚珠丝杠螺母副的设计同步带轮的设计气缸的选择312 打印机的成本分析。 32论文（设计）进度计划第1周 查找收集资料 第2-4周 开题报告 第5-6周 总体方案设计 第7-9周 绘制图纸 （结构设计） 第10-11周 撰写说明书 第12-13周 翻译外文资料 第14周 修改整理论文 第15周 准备答辩 五、需要阅读的参考文献1 哈尔滨工业大学理论力学教研室.理论力学，北京：高等教育出版社，2002年8月2 北京航空学院机械加工教研室.数控机床的结构与传动，国防工业出版社，1977年9月：10534-15603 龚仲华.数控技术.机械工业出版社，2004年 1月：1207214 机械设计手册编委会。机械设计手册2（新版），北京：机械工业出版社2004年8月5 于云满,关浩等.计算机数控原理.大连:大连出版社,2001年10月6 杨继昌,李金伴.数控技术基础.北京：化学工业出版社,2004 年 4 月：116-1537 李永铜.DCQ-工业气动标记打印机的研制.制造技术与机床，1998年6月 8 邓树森.我国激光加工产业现状及展望. 激光集锦,2001 年第 11 卷第 3 期 9 杨芳.工业打印机的硬件电路设计及分析.贵州大学学报,2002 年 8 月第 19卷第 3 期10 李君凯.步进电机控制系统.自动化与仪器,2003-3-1111 朱喜林,张代治.机电一体化设计基础.北京:科学出版社,2004年8月12 章宏甲,黄谊,王积伟.液压与气压传动.北京:机械工业出版社,2004年2月13 于华.数控机床的编程实例.北京:机械工业出版社,2004年9月14 沈兴全，吴秀玲.液压传动与控制，国防工业出版社2005年1月15 陈曼龙，滚珠丝杠副选型设计中的热变形问题.机械设计与制造，2008年第12期：8-13116 EJ.Davison and A.Goldenberg.Robust Control of a General Servonmechanism Problem The Servo-compensator.Automatica,1975,11(4)17 J.Y.Tsao,D.J.Ehrlich.Silversmlth and Mountain.IEEE Electron Device Lett,1982,12(3)四、文献综述改革开放30年来，我国的工业化水平不断提高，特别是机械制造业更是得到了长足发展。随着机械行业的不断进步，人们对机械产品的质量要求也在逐步提高，这就使得我们在生产过程中要更加注重产品质量问题的解决，当机械产品出现质量问题时，我们要有能力及时的找出产品问题所出现的环节在哪里，并加以改正，这就涉及到我这次研究的器械气动标示打印机，它的出现，很好的帮助人们在产品生产过程中，追踪产品来源，较快得从源头巩固产品质量。现在，就让我们来系统的认识一下气动标示打印机。我先说说标识机的理论意义和应用价值前面提到，人们对机械产品的质量要求越来越高，因而在机械产品质量管理工作中，零件的寿命预测和质量跟踪服务就变得非常重要，这就要求在一些重要零部件的表面上有唯一标识，以便对其进行有效的跟踪管理，满足现代质量管理体系的要求，确保产品质量。因此，对机械零部件（特别是重要零部件）进行标记(商标、规格型号、生产批号等)是非常必要的。气动标记打印机是近年来出现的一种对产品表面进行标记的机电一体化产品，它集机械、电子、计算机等技术于一体。由于其应用范围广、功能强，适应性强且打印标识不易被仿制等一系列优点，使其在最近几年内得到了较大范围的应用和普及。标记质量的好坏尽管不会影响零部件的机械性能及使用寿命，但作为产品综合质量的一个方面仍不容忽视，尤其在竞争激烈的市场经济条件下，企业要实现名牌战略，必须重视并提高标记打印的质量。既然要注重标记打印的质量，那么我再说明一下标示打印机的类型和特点。随着机械行业的发展，标示打印机也在不断的发展和进步，现在已经有很多种类，工业上大概分为三大类：激光打标机、电印打标机、气动打标机它们各自都有着各自的特点：1、激光标示打印机 优点：适用范围广，字体美观，各种尺寸较小的精密零件均可打印（如各种手表、零件）。 缺点：（1）打印深度浅，若要加深，效率大为降低。 （2）打印内容变换时，效率低。 （3）连续工作时间短，标记范围小，不适合于工作在不同位置的分组标记，和较大工件标记。 （4）操作人员长期使用，对身体造成伤害。 （5）可维修性差，结构复杂，易损件多，造成使用费率高，且易损件价格昂贵，如发光器电源等。对环境要求高，不宜在生产线使用2、电印标示打印机（电腐蚀） 优点：机器购买价格低 缺点：（1）打印效率低,打印深度很浅,永久保存困难,不能满足产品可追溯性的要求. （2）打印内容变换时，需换字模。字模和腐蚀液消耗大、价格高，且要向生产机器厂家购买，腐蚀液还会产生挥发性有害气体。 3、气动标示打印机 此种打标机是目前车辆行业在车驾、铭牌、轴类、齿轮等产品打标记使用的唯一打标机，也是内配行业使用最多的一种打标机。 其特点是： （1）打印内容：任何字符及图形均可打印，并具有快速造字（图形）功能，通过计算机点阵造字，具有很高的防伪性。 （2）打印深度：0.12mm，打印范围可打1米。 （3）可维修性好。采用模块化设计，维修简单。 （4）稳定性高。 通过对比，我们发现气动标示打印机是内配行业使用最多的一种打标机，而且也是我这次所要研究的主要对象，那么我主要论述一下自动气动标识打印机这一器械的工作原理，组成和发展趋势。自动气动标识打印机的工作原理 根据打标机的组成结构对打标机的工作过程进行分析，其工作原理分如下三个步骤： （1）针头的运动 当工件被送到打标工位后，控制系统发出打标指令，打标针在步进电机驱动下沿着所需要的打标轨迹运动； （2）打点 打标针移动到需要打点的坐标处时，控制打标针动作的电磁阀打开，打标针在驱动气压的作用下冲击工件表面打下点。然后电磁阀关闭，打标针从工件表面抬起，退回安全位置。重复、，则在工件表面连续打点，组成所需的字符图样。 （3）复位 自动气动标识打印机组成 见附图1 一个工件打标完成后，打标针复位到初始位置，等待下一个打标指令的到来。 市面上有很多种气动标示打印机，虽然它们的的工作原理基本相同，但随着科技的进步，传统的气动标示打印机也有着新的发展趋势。气动打标机相关技术的发展趋势 我在网上浏览了很多与气动打标机相关技术，在总结了几篇相关技术的论文内容后。概括起来，气动打标机正在向数字化、自动化，多功能、集成化，)结构简单化、操作界面人性化等多方面发展。X轴驱动电源控 制面 板X轴步进电机气动标示打印机是计算机技术、自动控制技术、机械设计技术、气动技术等多项技术综合交叉的技术密集型产品。由于近年来这些相关的技术都得到了很大的发展，因此气动标示打印机技术也日趋完善。当前，国内外气动打标技术的发展主要有以下三个方向: （1）数字化、自动化20世纪80年代以来，气动标示打印机的数字化、自动化成为这一领域的研究热点，近年来，随着传感技术、电子技术、自动控制技术、计算机技术的发展，现代的打标机己经进入了计算机控制为主的时代。数字化自动化的具体表现有:打标过程实时监控和打标工件运行过程的监控(如对钢管在生产线上的监控);自动扫描、自动定位和跟踪检测技术在打标机系统中的应用;能够实时地、自动地修改和处理任意复杂的图形和字符。加拿大的伊斯沃精密机械有限公司是中国最大的标记设备服务商，它旗下的标识机在自动化方面优势极强。(2)多功能、集成化在现代生产环境下，打标机不仅要能够进行单一式的打标，还要实现功能多样化。比如:打标机既要能够打印标准字库中的字符，还要能够打印用户自行设计的字符图样，并且还能够在一定程度上对点阵字符的打印轨迹进行优化。传统的点阵打印是按照逐行或逐列扫描的顺序进行的，这样做电机的无效行程就较多，效率很低。如果能够将点阵字符轨迹进行优化，那么将获得较高的打印效率。这是打标机发展的一个重要方向。同时由于在上世纪80年代ARM芯片的出现，嵌入式技术得到了充分的发展，越来越多的公司将嵌入式系统技术引入到打标机控制系统中来，开发出适应现代企业生产流水线上使用的系统。基于ARM芯片搭建起控制系统架构，使得打标机体积不断减小，功能越来越强大，集成化越来越高。近年来还出现了手持式气动打标机，这正是气动打标机未来向着集成化方向发展的具体体现。武汉铭阳激光技术有限公司的MYQD-D600型多功能气动打标机已经证实打标机的多功能、集成化正在成为现实。 (3)结构简单化、操作界面人性化 随着标示打印机集成化的提高，很多功能将集中在少数几个模块中实现，气动标示打印机的结构也就相对变得越来越简单。 简单化不仅仅体现在硬件的结构方面，同时也体现在软件方面，窗口式的操作程序、触摸屏等技术使打标机的各种操作更清楚、更容易掌握，这也是当前气动打标机技术发展的一个方向。而且，针对当前中国庞大的市场，各大打标机生产企业也紧紧抓住操作界面中文化这一课题，致力于开发符合国人操作习惯的操作界面。上海万木春机电设备有限公司的打标机软件系统可以在WIN98、WIN2000、WINME、XP等系统下运行，可导入CAD等矢量图形，全中文提示操作界面，其旗下的WM6-AT气动打标机操作非常人性化。可以看出，气动标示打印机的应用范围广，工作原理较为简单明了，而且科技含量在不断的升高，从原来的纯人工操作到现在电脑控制，集人性化，小型化和自动化为一身的新一代标识机正在逐步进入人们的视线。本此研究的全自动标示打印机就是又有这些特点的新一代产品，并将在现有标示打印机技术水平的基础上，以自己的学术水平独立设计完成标示打印机各主要部件的设计。 附图1控 制面 板X轴步进电机X轴驱动电源PC数控卡电磁阀控制Y轴驱动电源Y轴步进电机气缸步进打印头电磁气阀审 核 意 见指导教师评阅意见（对选题情况、研究内容、工作安排、文献综述等方面进行评阅）签字： 年 月 日教研室主任意见签字： 年 月 日学院教学指导委员会意见签字： 年 月 日公章：