数控激光切割机床横梁结构设计开题报告

1. 研究目的与意义

激光切割就是将激光束照射到工件表面时释放的能量来使工件融化并蒸发，以达到切割和雕刻的目的，具有精度高，切割快速，不局限于切割图案限制，自动排版节省材料，切口平滑，加工成本低等特点，将逐渐改进或取代于传统的切割工艺设备。国内高端数控激光切割机床还主要依赖进口，如德国通快、瑞士百超等。

本切割机床横梁参照德国通快TL3030型射频激光数控切割机床横梁设计，采用铝合金铸造技术，滚珠丝杠或齿轮齿条传动。横梁长度3m。要求重量轻、强度高、结构合理，设计出全部的零件图和装配图，并对机床横梁进行力学分析。

2. 国内外研究现状分析

国内：

在高功率数控激光切割成套设备开发及制造方面，经过十几年的发展，我国激光切割技术及装备从无到有，已逐步形成一定产业规模。2007年国内大型激光切割设备的销售额达到15亿元，在中低端产品方面基本占领国内市场，并有部分产品出口。但与美国、欧盟、日本等发达国家相比，我国的激光切割设备仍然停留在低端产品阶段，而且高功率激光器、激光专用控制系统、激光光束传输控制、激光切割专有技术等绝大部分核心技术还依赖进口。目前，国际上德国通快trumpf公司、瑞士百超bystronic和意大利prima等国际知名公司已经开发出大功率、大幅面、高速、飞行光路、多维立体、数控自动的激光切割机。在高端激光切割系统领域，我国与国际先进水平存在较大差距，产品基本依赖进口，每年不得不花费数十亿元从国外引进相关技术与设备。如船舶制造业中厚钢板的激光切割设备、三维立体激光切割设备、有色金属激光切割设备等，引进价格昂贵、订货周期长、售后服务无法及时保证，严重制约了我围困民经济的发展。并且由于国外在该领域出口对我国有明确的限制，采用许可证制度，严格规定该项技术不能用于军工、航空航天等领域，因此我国急需突破该项技术。

随着我国船舶、汽车、航空航天、钢铁、发电设备等行业的快速发展，全球制造业的中心向我国转移，我国数控激光切割成套设备市场需求年增长速度达到50%以上，数控激光切割技术更以其柔韧性和灵活性在薄板加工领域逐步取代了传统加工手段。针对汽车、船舶、航空、航天、钢铁、能源设备等行业急需的激光切割设备，攻克大幅面高精度数控激光切割的床身机械设计、基于高速切割的直线电机驱动及相关运动系统、基于5轴联动三维激光切割技术、高功率光束传输技术、数控切割软件、厚板激光切割技术等技术难题，解决高功率激光器、激光传输控制、精密机床、数控系统等核心技术，开发高速高精度激光切割机、大幅面厚板激光切割机、三维立体数控激光切割机、航天航空用有色金属激光器切割机等高性能激光切割系统，对打破国外厂家在该领域的垄断，实现进口替代，节约外汇储备，满足国内市场的需求，积极带动我国关键行业装备制造业的快速健康发展具有重要意义。另外，还可带动相关产业链的延伸与发展，大力推动大功率激光器、光学零部件、导光系统、数控系统、电气控制系统、精密机械加工、精密仪器仪表、电子元器件、计算机软件等上游产业链的技术进步和产业升级。

3. 研究的基本内容与计划

一、题目内容及要求

本切割机床横梁参照德国通快tl3030型射频激光数控切割机床横梁设计，采用铝合金铸造技术，滚珠丝杠或齿轮齿条传动。横梁长度3m。要求重量轻、强度高、结构合理，设计出全部的零件图和装配图，并对机床横梁进行力学分析。

二、本设计要解决的主要问题

4. 研究创新点

特色与创新：

1.整个数控激光切割机的设计体积将会有一定程度的减小，同时会查阅相关的工程材料手册，使整体的质量减轻，以提高机床整体的机动性能。

2.利用静态有限元分析，可以校核机身部件的强度和刚度，并根据分析结果进行结构改进设计，降低成本，提高效益。