微孔阵列式空气静压电主轴结构优化设计和稳定性分析

发布时间：2020-05-21 06:01

【摘要】：随着科技技术逐步发展,电子产品逐渐走向小巧化、便捷化、多功能化。新一批电子产品对高精度、高质量的PCB电路板的要求更加严格,同时对PCB电路板加工设备的精度也更加高。通常在钻削PCB电路板微孔时,首先选择的是高速钻削数控机床,其高精度、高效率、高质量保证了钻削时的精度要求。对于大多数加工PCB电路板的数控机床来说,均采用空气静压轴承为核心部件,这是因为空气静压轴承具有高精度、振动小、寿命长等特点,所以被广泛运用在PCB加工机床中。本文以广东某公司加工PCB电路板的空气静压电主轴为研究对象,主要分析其空气静压电主轴结构,并在已有结构基础上设计出一种全新的空气静压轴承——微孔阵列式空气静压轴承。对其动静态特性进行分析,并对新型轴承进行支承结构优化,本文主要研究内容有以下几个方面:1.根据气体润滑理论,建立气体雷诺一般方程式。利用有限元分析软件ANSYS Workbench中的FLUENT软件对微孔阵列式空气静压轴承进行静态分析。根据分析得到的压力图,比较不同类型微孔阵列式节流器对电主轴稳定性的影响并从中选出最佳结构的微孔阵列式节流器。2.在选出最佳结构的微孔阵列式节流器基础之上,对微孔阵列式轴承的主要结构参数进行静态性能分析,得到不同参数结构下轴承的承载能力和刚度变化曲线图,并通过正交试验从中选出最优参数组合的微孔阵列式空气静压轴承。3.对新型结构的电主轴支承方式进行优化。通过结合刚度理论分析方程式,提出多支承结构,并对提出的四种支承结构运用Workbench软件的流固耦合分析法对电主轴的径向刚度进行分析,根据分析结果显示,多支承结构比双支承结构刚度要高,同时增加的支承越靠近前端支承轴承的位置对提高电主轴的刚性越好。4.对微孔阵列式空气静压电主轴进行模态分析和谐响应分析。首先通过模态分析,求出微孔阵列式空气静压电主轴在低阶模态下的固有频率和振型,并算出临界转速;然后对其进行谐响应分析,得到电主轴前端位移响应变化,最后通过实验方法对模态分析进行验证,从而验证模态分析仿真的可靠性。
【图文】：

21.电机定子 2.主轴 3.后径向轴承 4.前径向轴承 5.供气通道 6.拉刀机构图 1.1 高速空气静压电主轴结构图[2]Fig. 1.1 The structure of high-speed aerostatic spindle

静压轴承原理图
【学位授予单位】：西华大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TN41;TG527

【参考文献】

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1 吴利杰;杨春娥;王为辉;;空气静压径向轴承静态性能的有限元分析[J];机电工程;2015年09期

2 谭峰;殷国富;方辉;姬坤海;王亮;;基于ANSYS Workbench的微型数控车床主轴动静态性能分析[J];组合机床与自动化加工技术;2015年04期

3 吴利杰;肖曙红;雷枝武;罗小百;;基于流固耦合分析的超高速微切削空气静压电主轴支承结构优化[J];润滑与密封;2014年01期

4 杜建军;张国庆;刘暾;;均压槽与静压气体轴颈轴承承载特性的关系研究[J];机械工程学报;2012年15期

5 杨涛;陈改革;韩宾;李磊民;;静压空气平面轴承节流器阵列的三维CFD仿真[J];系统仿真学报;2011年12期

6 熊万里;侯志泉;吕浪;阳雪兵;;气体悬浮电主轴动态特性研究进展[J];机械工程学报;2011年05期

7 于勇;;我国机械制造技术的现状及发展方向[J];山西焦煤科技;2010年S1期

8 刘文化;;高速加工机床的发展历史与现状[J];金属加工(冷加工);2010年12期

9 杜建军;刘暾;张国庆;朱建军;;带有圆周方向均压槽的静压气体止推轴承的气锤自激[J];润滑与密封;2010年01期

10 马星辉;高国富;赵波;董小磊;;精密微小孔加工技术进展[J];电加工与模具;2008年05期

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本文编号：2673825