PCB六轴数控钻床Y轴部件结构设计及分析

发布时间：2017-05-23 20:12

  本文关键词：PCB六轴数控钻床Y轴部件结构设计及分析，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着电子产业的蓬勃发展,PCB板(printed circuit board)作为电子产品的基础元件,它在电子产品中的地位越来越重要。PCB六轴数控钻床是用来加工PCB板的专业机床,其性能直接关系到PCB板的加工质量。随着PCB板向高精度、高密度、多层次、孔径小发展,对PCB六轴数控钻床提出了更加严格的要求,对比国内外PCB六轴数控钻床的发展,我国的PCB六轴数控钻床还存在着很大的差距。因此,对PCB六轴数控钻床进行深入研究具有重要的意义。直线电机是一种新型的驱动方式,它在传递力时不需要转换装置,并且具有精度高、无磨损、无离心力的特点,广泛运用到PCB数控钻床中。论文对由直线电机驱动的PCB六轴数控钻床进行深入研究,采用“设计—力学性能分析—优化设计—可靠性分析”进行结构设计与分析,Y轴部件作为PCB数控钻床重要的部件之一,它的性能影响着钻床的整体性能。(1)在Y轴部件的设计过程中借鉴绿色设计思想,结合模块化设计方法,利用CAD/CAM技术,对Y轴的主要部件进行结构设计和虚拟装配,并制定了相应的装配工艺,在设计中着重对工作台和夹持定位装置进行了设计和分析。(2)工作台是Y轴最重要的部件之一,若能使工作台质量更轻、刚度更高,就能提高Y轴部件的整体性能。论文提出多孔结构的思路,在保证工作台刚度的同时,降低质量。由于多孔结构形状、尺寸与排布形式的多样性,在力学性能分析中,仅选用四类减振孔板(正三角形、正四边形、正六边形、圆形)的工作台进行力学性能分析。结果显示工作台的变形主要集中在直线电机安装位置处。综合考虑实际加工情况,选用正六边形减振孔板结构的工作台进行优化设计。(3)工作台的微小变形与振动,都会影响其精度,在力学性能分析结果的基础上,论文运用Workbench对正六边形减振孔板工作台进行参数优化。参数优化后的工作台质量更轻、刚度更高,加工制造方便可靠,成本低。将多孔结构运用到工作台中更能提高其综合性能。(4)为了提高Y轴部件的可靠性,提高加工质量,延长使用寿命,对Y轴部件进行了失效因素分析,得到了可靠性计算公式。PCB六轴数控钻床Y轴部件结构优化设计和力学性能分析,找出了Y轴部件的薄弱环节及工作台最易变形位置,为改善Y轴部件结构提供了依据。将多孔结构运用于工作台设计,有效改善工作台的性能,改善了PCB六轴数控钻床整体性能,提高了机床的加工精度和加工效率。
【关键词】：PCB六轴数控钻床 直线电机 力学性能分析 优化设计 可靠性分析
【学位授予单位】：西华大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG527
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-11
• 1 绪论11-17
• 1.1 PCB六轴数控钻床概况11-14
• 1.1.1 PCB数控钻床市场背景介绍11-12
• 1.1.2 PCB数控钻床国内外现状及发展趋势12
• 1.1.3 直线电机作为驱动力的发展情况12-14
• 1.2 可靠性分析发展及应用14-15
• 1.2.1 可靠性研究的重要性14
• 1.2.2 机械可靠性的特点14-15
• 1.3 论文目的及意义15
• 1.3.1 课题来源15
• 1.3.2 论文目的及意义15
• 1.4 论文研究的内容、途径及技术路线15-17
• 2 PCB六轴数控钻床Y轴部件结构分析17-24
• 2.1 PCB六轴数控钻床整机工作原理17
• 2.2 PCB数控钻床的分类17-18
• 2.3 Y轴部件的工作原理18-20
• 2.4 结构选型20-21
• 2.5 Y轴部件设计思路21-23
• 2.6 本章小结23-24
• 3 PCB六轴数控钻床Y轴部件结构设计24-35
• 3.1 模块化设计24-25
• 3.1.1 互换性24
• 3.1.2 系列化、通用化、标准化24-25
• 3.2 铝板加工台25-26
• 3.2.1 铝板25
• 3.2.2 铝型材25-26
• 3.3 工作台26-27
• 3.4 Y轴其他零部件27-32
• 3.4.1 夹持定位装置27-29
• 3.4.2 机械手29
• 3.4.3 刀具库29-30
• 3.4.4 位移传感器30
• 3.4.5 刀具检测装置30
• 3.4.6 直线电机30-31
• 3.4.7 直线导轨31
• 3.4.8 底座31-32
• 3.5 零件间的定位分析32-33
• 3.6 Y轴部件虚拟装配33-34
• 3.7 本章小结34-35
• 4 工作台力学性能分析35-50
• 4.1 受力分析及模型简化35-39
• 4.1.1 受力分析35-36
• 4.1.2 模型简化36-37
• 4.1.3 减振孔分析37-38
• 4.1.4 减振孔加工制造分析38-39
• 4.2 静力学分析39-43
• 4.2.1 工作台静力学分析40-42
• 4.2.2 底座静力学分析42-43
• 4.3 动力学分析43-48
• 4.3.1 工作台模态分析44-47
• 4.3.2 底座模态分析47-48
• 4.4 填充物在工作台中的运用48-49
• 4.5 本章小结49-50
• 5 工作台的优化设计50-59
• 5.1 优化设计过程与步骤50-58
• 5.1.1 设计变量50-52
• 5.1.2 目标函数52-53
• 5.1.3 约束条件53
• 5.1.4 优化设计步骤53-58
• 5.2 本章小结58-59
• 6 Y轴部件的可靠性分析59-66
• 6.1 可靠性的特征量59-60
• 6.1.1 可靠度59
• 6.1.2 失效概率59
• 6.1.3 失效率59
• 6.1.4 可靠寿命59
• 6.1.5 失效率曲线59-60
• 6.2 机械可靠性设计准则60-61
• 6.3 机械可靠性设计原理61-65
• 6.3.1 应力强度分布干涉理论61-63
• 6.3.2 工作台可靠性计算63-64
• 6.3.3 Y轴部件失效因素分析64-65
• 6.4 本章小结65-66
• 7 总结与展望66-68
• 7.1 总结66
• 7.2 展望66-68
• 参考文献68-71
• 攻读硕士学位期间发表论文及科研成果71-73
• 致谢73-74

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