滚珠丝杠副设计制造可靠性关键技术研究

发布时间：2020-06-23 03:02

【摘要】：滚珠丝杠副作为一种高速精密传动部件,具有高定位精度、高传动效率、同步性能好的特点,在数控机床中有着广泛的应用,其可靠性高低直接影响着数控机床的加工精度和整机可靠性。随着近年来我国基础制造业的稳步发展,国内滚珠丝杠副生产企业正稳步提升自身实力,生产的产品也逐渐向国际先进水平靠拢。但在市场竞争中,国产滚珠丝杠副仍处于劣势当中。究其根由,仍然是国产滚珠丝杠副在设计、加工、装配等阶段质量与可靠性控制的经验和技术不足,造成生产的产品可靠性水平低下,在短期内很难追上国际先进水平。在此背景下,本论文以“高档数控机床与基础制造装备”科技重大专项课题“机床制造过程可靠性保障技术研究与应用”为依托,通过与南京工艺装备制造有限公司进行深层次合作,开展了滚珠丝杠副可靠性关键技术的研究工作,其主要内容包含以下几个方面:对滚珠丝杠副设计阶段的可靠性关键技术进行研究和分析,将产品的可靠性建模、评估、分配以及失效模式与影响分析(简称FMEA)、故障树分析(简称FTA)等可靠性分析技术集成起来,构建了适用于滚珠丝杠副可靠性设计的体系框架。同时在进行FTA分析时,采用梯形模糊数来表示基本事件的发生概率,求解顶事件的发生概率,并定义模糊临界重要度的概念,以其为指标对基本事件的重要性进行全面准确的评价。对滚珠丝杠副加工工艺可靠性控制技术进行研究,主要包括工艺稳定性和工艺遗传性两方面的内容。在工艺稳定性的研究中,用工序能力作为工艺稳定性的衡量指标,为企业制定了一个完备的工序能力分析流程;在工艺遗传性研究中,采用偏相关系数来分析工艺过程中加工误差间存在相关关系的前后工序,从而让企业通过适当调整前面工序的公差,减小其加工误差,来降低对后面关联工序的不利影响,达到提高工艺可靠性和加工精度的目的。针对滚珠丝杠副装配过程的特点,将广义随机Petri网(GSPN)技术运用到滚珠丝杠副装配过程的可靠性建模中,建立了装配过程的GSPN模型,对装配可靠性进行了定量计算,同时通过求得GSPN模型的稳态概率确定了装配过程的薄弱环节。随后结合5M1E分析法从人、机、料、法、环、测六个方面全面分析了装配环节可靠性的影响因素,并制定了提高滚珠丝杠副装配过程可靠性的具体措施,本文的研究成果对国内滚珠丝杠副制造企业具有重要的参考价值。
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TH132
【图文】：

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能够实现旋转运动与直线运动之间的相互转换。其主要由丝杠、螺母、滚珠、滚珠循环装置四部分组成，结构如图1.1 所示。图 1.1 滚珠丝杠副结构图Fig. 1.1 Working principle of ball screw pair1 丝杠；2 螺母；3 滚珠；4 回路导管图 1.1 中，在丝杠 1 和螺母 2 上分别有着螺旋圆弧槽，将它们装配在一起的时候形成了完整的滚道来容纳滚珠 3。回路导管 4 装配在螺母上，它作为滚珠丝杠副的滚动体循环装置，将螺母内的几圈滚道的两端连接起来，构成一个封闭的循环滚道，并在整个滚道内装满滚珠。工作时，电机通过联轴器带动丝杠旋转，使滚珠在滚道内既自转又沿着滚道循环转动，从而推动螺母进行轴向移动，这样滚珠丝杠副便实现了将旋转运动转换为直线运动。② 滚珠丝杠副分类目前市场上的滚珠丝杠副种类繁多，结构形式各有不同，主要根据其滚道的截面形状、滚珠的循环方式以及预紧方式进行分类。按滚道的截面形状不同，滚珠丝杠副可以分为单圆弧滚珠丝杠副和双圆弧滚珠丝杠副，如图 1.2 所示。滚道的截面指的是通过滚珠球心做螺旋线的法平面与丝杠和螺母滚道的交线[2]，单圆弧滚珠丝杠副的滚道截面是单一的圆弧形状，其接触

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1 绪论小的改变而改变。其成型较简单，容易得基础上改进产生的，它的接触角 α 不会本保持不变，从而确保了滚珠丝杠副更与滚道底端留有小空隙，能够存储一定此双圆弧滚珠丝杠副的应用更为广泛。

【参考文献】