基于三维直线模组的水刀机床结构设计-开题报告

3.0 闻远设计 2024-01-21 18 4 38.5KB 5 页 5光币

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附件 9：

毕业设计（论文）开题报告

学生姓名学号专业班级

设计课题基于三维直线模组的水刀机床结构设计指导教师

课题类型课题来源教师科研/社会实践

一、选题背景及依据

1.1 项目研究的背景

随着社会的进步和经济的发展,人们对材料加工工艺与加工水平有了越来越高的需求，为了适应不

同的加工条件和需求，冷加工得到了人们的重视，并得以发展。其中，冷态切割得以迅猛发展，如超高

压水射流技术，因其克服了传统切割方法中不可避免的一些缺陷。他加工出的材料具有切缝窄、切口平

整、加工过程中无热变形、加工效率高、不受切割材料的限制等优点，因而被广泛应用于航空、船舶、汽

车、电子、建筑、石材、煤矿、造纸、服装、冶金、陶瓷、食品等诸多方面。

水刀切割是通过超高压发生器将水加压到 300 兆帕以上，通过一个专用的切割喷头在极细的小孔

中喷出，对材料进行切割加工的一种现代制造技术。这种高压水流具有极强的切割能力，其速度能达到

声速的几倍，而且通过在其中添加磨料可以使其切割能力倍增。水刀切割可以对任何材料进行任意曲线

的一次性切割加工，而且在切割时不产生热量和有害物质，材料无热效应，切割后不需要或易于二次

加工，安全、环保、成本低、速度快、效率高，可实现任意曲线的切割加工，方便灵活、用途广泛。因此设

计一种便携式水刀切割机是十分必要的，它可以针对不同材料对其进行表面光滑度测试，对推动社会

的科技的发展有着重要的意义。

1.2 国外水刀机床的发展

国外的很多发达国家，对自动化装备的研究经验十分丰富，技术也比较成熟，例如日本德国等国

家生产的自动化检测装备的研究已经非常的成熟了，他们的可靠性和稳定性都比较高，相比与国内的

产品，使用寿命也要高出很多，因此还有很多需要国内学者学习的地方。

超高压水切割技术以其备受赞誉的动力、速度及多功能性成为世界上发展最为迅速的机床工艺。制

造商们将超高压水切割应用到他们的生产中后，取得了更高的效率及更强的生产能力。如今，水切割能

够快速且精确地切割从食品、纸张到复合材料、钢材甚至稀有金属等各种材料。

Norman Franz 博士一直被公认为水刀之父。他是研究超高压水刀切割工具的第一人。1950 年，Fra

nz 第一次把很重的重物放到水柱上，迫使水通过一个很小的喷嘴。他获得了短暂的高压射流(多次超过

了现用压力)，并能够切割木头和其它材料。他后来的研究涉及更为连续的水流，但他发现获得连续高

压非常困难。同时，零件的寿命也以分钟计算，而不是今天的数周或数月。

1979 年，Mohamed Hashish 博士在福禄研究室工作，开始研究增加水刀切割能量的方法，以便切

割金属和其它硬质材料。Hashish 博士被公认为加砂水刀之父，他发明了在普通水刀中添加砂料的方法。

他使用石榴石(砂纸上常用的一种材料)作为砂料。凭借这种方法，使水刀能够切割几乎任何材料。1980

年，加砂水刀第一次被用于切割金属、玻璃和混凝土。1983 年，世界上第一套商业化的加砂水刀切割系

统问世，被用于切割汽车玻璃。

1.3 我国水刀机床的发展现状

经过 20 多年的发展，我国已在自动化装备的技术中取得了突破性发展。以中科院沈阳自动化研究

所及清华大学、东北大学、哈尔滨工业大学为代表的学校及科研院所，已经取得了令人瞩目的成果。但总

的来看，我国在的水平和国外先进水平相比还有一定的差距，主要包括一下几点，通用化程度低、成本

也不低，而且质量、可靠性不稳定。目前我国需要对产品进行全面规划，搞好系列化、通用化、模块化设

计，积极推进产业化进程。在这个领域，与发达国家相比国内整体水平上有 1020年的差距。新型自动化

设备往往是机电一体化的设备，充分利用信息技术的最新成果。中国一些企业的设计人员却对电子产品

不熟悉，不敢或不会选用，大大限制了水平的提高。但最近 10年，非标自动化在江浙沪、珠三角、京津

地区获得了很大的应用，国内企业正在迎头赶上。

20世纪末，水切割技术引入我国，经历了近 5 年的市场应用及设备的改良，主要应用于建筑陶瓷、

石材、金属加工、汽车工业、航空航天、军工、石油化工等行业并得到良好的发展。 21 世纪初期，针对水

切割技术在市场应用中出现的相关问题以及技术单一性，便携式水切割技术应运而生。便携式水切割技

术属低压水射流技术，即利用较低压力(25 Mpa ~50Mpa)即可实现金属及其他材料的切割作业。该技术

的出现具有较强的实际应用意义。

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附件9：毕业设计（论文）开题报告学生姓名学号专业班级设计课题基于三维直线模组的水刀机床结构设计指导教师课题类型课题来源教师科研/社会实践一、选题背景及依据1.1项目研究的背景随着社会的进步和经济的发展,人们对材料加工工艺与加工水平有了越来越高的需求，为了适应不同的加工条件和需求，冷加工得到了人们的重视，并得以发展。其中，冷态切割得以迅猛发展，如超高压水射流技术，因其克服了传统切割方法中不可避免的一些缺陷。他加工出的材料具有切缝窄、切口平整、加工过程中无热变形、加工效率高、不受切割材料的限制等优点，因而被广泛应用于航空、船舶、汽车、电子、建筑、石材、煤矿、造纸、服装、冶金、陶瓷、食品等诸多方面。...

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