微型精密铣床的研究和设计

发布时间：2017-11-03 11:30

  本文关键词：微型精密铣床的研究和设计

  更多相关文章： 微型精密 多轴联动 直接驱动 热—结构耦合变形

【摘要】：普通机床加工微小精密零件存在成本高、耗能大、精度不高等缺点,容易造成材料浪费并且较难加工具有复杂外形的零件。为实现微小复杂外形零件精密加工,降低加工成本,本文旨在完成一台微型精密铣床的设计,主要研究内容有以下几个方面:(1)微型机床结构方案设计,确定微型机床的主要技术参数和功能要求。设计出微型机床的传动原理和结构组成,确定机床的系统组成。完成了机床主轴单元和直线进给方案设计,并对机床床身材料有了新的选择。(2)对机床所用的双转台进行了设计,根据机床的精度和体积确定转台的驱动方式,对所用的电机和轴承进行了选型计算,并针对转台要求的功能设计转台的气压夹紧机构。(3)对机床的主要部件和机床整机进行三维建模,使用有限元分析软件对其进行相应的静力学和动态分析,验证结构合理性同时发现设计中存在的问题并寻求相应的解决方案。(4)微型精密铣床属于高精度加工设备,容易受到温度的影响。文中模拟铣床在20?C室温条件下工作过程中的温度分布,分析机床床身热—结构耦合变形对机床精度造成的影响,并对上述问题提出解决方案,为机床的冷却系统设计和结构优化提供参考。
【关键词】：微型精密 多轴联动 直接驱动 热—结构耦合变形
【学位授予单位】：燕山大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG54
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第1章 绪论9-16
• 1.1 课题研究的背景及意义9-10
• 1.2 国内外微型精密机床的研究状况及分析10-14
• 1.2.1 国外的研究状况11-13
• 1.2.2 国内发展状况13-14
• 1.3 微细铣削加工中目前存在的问题14-15
• 1.4 本文主要研究内容15-16
• 第2章 微型精密铣床的结构设计16-35
• 2.1 总体设计16-21
• 2.1.1 微型铣床的基本要求16-17
• 2.1.2 微型铣床系统组成17-18
• 2.1.3 微型铣床的技术参数18-19
• 2.1.4 微型铣床传动原理19-20
• 2.1.5 微型铣床结构布局20-21
• 2.2 主轴单元设计21-25
• 2.2.1 电主轴选择23-24
• 2.2.2 力矩电机选择24-25
• 2.3 直线进给系统设计25-31
• 2.3.1 进给方式选择26-27
• 2.3.2 滚珠丝杠参数计算27-30
• 2.3.3 进给伺服电机的选取30-31
• 2.4 机床床身框架材料31-32
• 2.5 机床隔振系统32-34
• 2.6 本章小结34-35
• 第3章 微型铣床双轴转台的设计35-50
• 3.1 双轴转台的结构方案35-37
• 3.1.1 双轴转台的性能要求35
• 3.1.2 双轴转台的主要部件及功能35-37
• 3.2 双轴转台力矩电机选型37-41
• 3.2.1 直接驱动技术37-38
• 3.2.2 电机选型38-41
• 3.3 回转工作台轴承选择41-44
• 3.3.1 轴承的类型选择41-43
• 3.3.2 转台轴承的寿命计算43-44
• 3.4 回转工作台的气压夹紧部件设计44-47
• 3.4.1 夹紧装置结构设计44-45
• 3.4.2 夹紧装置工作原理45
• 3.4.3 夹紧装置设计计算45-47
• 3.5 双转台摇篮结构力学分析47-49
• 3.6 本章小结49-50
• 第4章 微型精密铣床结构有限元分析50-66
• 4.1 静力学分析及模态分析基础50-51
• 4.1.1 静力学分析基础50
• 4.1.2 模态分析基础50-51
• 4.2 主轴单元有限元分析51-55
• 4.3 双轴转台结构的有限元分析55-58
• 4.4 机床床身框架有限元分析58-60
• 4.5 机床整机的有限元分析60-65
• 4.6 本章小结65-66
• 第5章 机床的热稳态分析66-77
• 5.1 机床的热变形机理及影响66-67
• 5.2 机床传热分析67-69
• 5.2.1 热源分析67
• 5.2.2 热量的传递方式67-69
• 5.2.3 热变形基本方程69
• 5.3 主要热源的发热强度计算69-72
• 5.3.1 电机的发热强度计算69-70
• 5.3.2 滚珠丝杠副的发热强度计算70-72
• 5.3.3 导轨的发热强度计算72
• 5.4 数控铣床热—结构耦合有限元分析72-76
• 5.4.1 热载荷及边界条件73-74
• 5.4.2 微型机床的热—结构耦合分析74-76
• 5.4.3 改善整机误差措施76
• 5.5 本章小结76-77
• 结论77-78
• 参考文献78-82
• 攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果82-83
• 致谢83-84
• 作者简介84

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 卢礼华;郭永丰;下河边明;梁迎春;;滚珠丝杠在超精密定位中的应用[J];航空精密制造技术;2007年01期

2 周燕;数控机床滚珠丝杠副的选择与计算[J];机床与液压;2005年01期

3 虞付进;电主轴技术的应用及发展趋势[J];机电工程;2003年06期

4 徐吉存;刘春时;李焱;张文博;张丽丽;;数控双轴转台的研制[J];机械设计与制造;2009年12期

5 李玉亭;李丽;李彦;陈长江;;数控机床用电主轴[J];机械研究与应用;2009年03期

6 赵强;刘素明;张令;徐辉;;机床热变形产生机理及控制措施[J];煤矿机械;2008年01期

7 郝国庆;张丽娟;刘胜民;;机床的热误差产生及补偿方法[J];民营科技;2014年01期

8 刘俊峰;陈小安;;基于耦合模型的高速电主轴动态分析与优化[J];机械工程学报;2014年11期

9 蔡庄奇;王云懋;贝天宝;吴小兰;;直线电机直接驱动技术在精密加工中的应用[J];机械工程与自动化;2008年06期

10 谭建成;直接驱动无刷直流电动机的研究[J];微特电机;2001年06期

中国博士学位论文全文数据库 前2条

1 张兴朝;基于有限元分析的模块化数控机床结构动态设计研究[D];天津大学;2001年

2 张霖;数控微细铣削机床系统构建及性能研究[D];南京航空航天大学;2007年

，

本文编号：1136016