陶瓷手机背板圆台端面磨床设计研究
发布时间：2021-03-19 18:47
氧化锆陶瓷材料具有硬度高、耐磨损、强度高、对信号影响较小等特点,在消费电子产品、通信等领域中得到广泛应用。但因其硬度高、脆性大,传统加工方法已无法满足高质、高效、低成本的生产要求。采用金刚石砂轮磨削加工是较为经济、有效的方法。因此,针对上述问题,本课题设计一种陶瓷手机背板圆台端面磨床,集成工件厚度测量、砂轮修整为一体,实现氧化锆陶瓷薄形零件的精密磨削加工。本论文主要研究内容如下:（1）陶瓷手机背板圆台端面磨床总体方案设计。结合国内外圆台端面磨床的发展现状,对磨床进行总体方案设计并对比,最终确定了磨床为一种集成厚度测量、砂轮修整为一体的“单轴单工位”磨削减薄装备,确定了磨床的主要参数指标。（2）主要部件的选型和设计。根据端面磨床的参数指标,对各轴系的丝杠、导轨、光栅尺、电机及磨削单元等部件进行参数计算,并根据计算结果,确定各个部件的型号。对Y轴导轨基座、Z轴导轨基座等零部件进行结构设计,达到设计要求。（3）主要结构有限元建模分析。采用solidworks软件对各个部件进行三维建模,并应用ANSYS有限元软件对主要结构进行静态和模态分析,从而得到结构强度及刚度的分析结果。（4）基于ANSY...
【文章来源】：湖南大学湖南省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：92 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
Z轴平台直线运动系统示意图
图 5.45 优化后 Y 轴进给系统位移云图图 5.46 优化后 Y 轴进给系统应力云图再次对结构改进后床身进行有限元分析，探讨进给系统轻量化后对床身变影响情况。采用 ANSYS 有限元分析时，对床身的约束位置不变，区别在于所受的载荷有所减小，重量减少了 180kg，力矩减少了 36 N m。得到磨床载荷施加、边界约束条件以及有限元网格划分，如图 5.47 所示，划分后的总数为 339406，单元数为 204063。
图 5.48 床身位移云图 图 5.49 床身应力云图从图 5.48和图 5.49可知，床身位移变形量最大为 4.69μm，应力最大为 2.04MPa，较进给系统轻量化前，位移变形和应力分别减少了 0.13μm 和 0.05MPa。因此，通过减小进给系统的质量，减少床身的变形，提高刚度。5.5 磨床振动频率分析磨床本身产生振动的振动频率主要有两个来源：第一个是工作台旋转时电机转速产生的振动频率；第二个是砂轮电主轴旋转时主轴转速产生的振动频率。因此，在磨床设计过程中要使这两个振源产生的振动频率避开磨床各个部件的低阶固有频率。前几节通过采用 ANSYS 有限元对改进后的磨床床身、Z 轴滑板、Z 轴进给系统和 Y 轴进给系统进行模态分析，得到了各个部件的前六阶模态振型的固有频率，如表 5.10 所示。表 5.10 各个系统前 6 阶模态的固有频率阶数 1 2 3 4 5 6
【参考文献】：
期刊论文
[1]大口径高精度液体静压转台研制[J]. 吴媛媛,李彬,赵惠英. 制造技术与机床. 2017(05)
[2]空气静压电主轴特性分析与实验[J]. 孔令叶. 机械设计与研究. 2016(05)
[3]硅片超精密磨削减薄工艺基础研究[J]. 高尚,康仁科. 机械工程学报. 2015(07)
[4]氧化锆陶瓷磨削加工的研究现状[J]. 侯永改,田久根,路继红,马加加. 中国陶瓷. 2014(09)
[5]粗磨粒金刚石砂轮精密磨削工程陶瓷的试验研究[J]. 戴逢明,苏宏华,张昆,傅玉灿,徐九华. 金刚石与磨料磨具工程. 2014(01)
[6]非接触测量技术发展研究综述[J]. 罗胜彬,宋春华,韦兴平,李航. 机床与液压. 2013(23)
[7]精密光电转台的结构方案探讨[J]. 孙利军. 光电技术应用. 2013(01)
[8]精密与超精密磨削关键技术探讨[J]. 袁华. 机械工程与自动化. 2011(05)
[9]我国高性能机床主轴技术现状分析[J]. 熊万里. 金属加工(冷加工). 2011(18)
[10]液体静压转台技术综述[J]. 周堃,熊万里,吕浪,阳雪兵. 制造技术与机床. 2011(04)
博士论文
[1]高速陶瓷电主轴的设计与制造关键技术研究[D]. 李颂华.大连理工大学 2012
[2]300mm硅片超精密磨床设计与开发[D]. 朱祥龙.大连理工大学 2011
[3]硅片延性域磨削机理研究[D]. 霍凤伟.大连理工大学 2006
硕士论文
[1]YHDM585立式双端面磨床关键部件设计研究[D]. 谢沈.湖南大学 2016
[2]立式双端面磨床关键部件设计研究[D]. 汪文博.湖南大学 2015
[3]角接触球轴承—电主轴多体动力学分析[D]. 金坤锋.昆明理工大学 2014
[4]高刚度滚动直线导轨设计及精度分析[D]. 郑茜滢.哈尔滨工业大学 2013
[5]自旋转磨削硅片过程的磨削力研究[D]. 林培勇.广东工业大学 2013
[6]超精密磨削硅片的软磨料砂轮的研制[D]. 高尚.大连理工大学 2009
[7]超精密平面磨床主体结构、材料、性能的综合分析与评估[D]. 万莹.上海交通大学 2009
[8]基于虚拟样机技术的超精密磨床进给系统设计[D]. 朱锦益.大连理工大学 2008
[9]光栅尺高速高精度跨尺度位移测量方法的研究[D]. 刘竞航.哈尔滨工业大学 2008
[10]晶圆磨床磨削力在线测量系统的研究与设计[D]. 付志刚.大连理工大学 2007
本文编号：3090046
【文章来源】：湖南大学湖南省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：92 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
Z轴平台直线运动系统示意图
图 5.45 优化后 Y 轴进给系统位移云图图 5.46 优化后 Y 轴进给系统应力云图再次对结构改进后床身进行有限元分析，探讨进给系统轻量化后对床身变影响情况。采用 ANSYS 有限元分析时，对床身的约束位置不变，区别在于所受的载荷有所减小，重量减少了 180kg，力矩减少了 36 N m。得到磨床载荷施加、边界约束条件以及有限元网格划分，如图 5.47 所示，划分后的总数为 339406，单元数为 204063。
图 5.48 床身位移云图 图 5.49 床身应力云图从图 5.48和图 5.49可知，床身位移变形量最大为 4.69μm，应力最大为 2.04MPa，较进给系统轻量化前，位移变形和应力分别减少了 0.13μm 和 0.05MPa。因此，通过减小进给系统的质量，减少床身的变形，提高刚度。5.5 磨床振动频率分析磨床本身产生振动的振动频率主要有两个来源：第一个是工作台旋转时电机转速产生的振动频率；第二个是砂轮电主轴旋转时主轴转速产生的振动频率。因此，在磨床设计过程中要使这两个振源产生的振动频率避开磨床各个部件的低阶固有频率。前几节通过采用 ANSYS 有限元对改进后的磨床床身、Z 轴滑板、Z 轴进给系统和 Y 轴进给系统进行模态分析，得到了各个部件的前六阶模态振型的固有频率，如表 5.10 所示。表 5.10 各个系统前 6 阶模态的固有频率阶数 1 2 3 4 5 6
【参考文献】：
期刊论文
[1]大口径高精度液体静压转台研制[J]. 吴媛媛,李彬,赵惠英. 制造技术与机床. 2017(05)
[2]空气静压电主轴特性分析与实验[J]. 孔令叶. 机械设计与研究. 2016(05)
[3]硅片超精密磨削减薄工艺基础研究[J]. 高尚,康仁科. 机械工程学报. 2015(07)
[4]氧化锆陶瓷磨削加工的研究现状[J]. 侯永改,田久根,路继红,马加加. 中国陶瓷. 2014(09)
[5]粗磨粒金刚石砂轮精密磨削工程陶瓷的试验研究[J]. 戴逢明,苏宏华,张昆,傅玉灿,徐九华. 金刚石与磨料磨具工程. 2014(01)
[6]非接触测量技术发展研究综述[J]. 罗胜彬,宋春华,韦兴平,李航. 机床与液压. 2013(23)
[7]精密光电转台的结构方案探讨[J]. 孙利军. 光电技术应用. 2013(01)
[8]精密与超精密磨削关键技术探讨[J]. 袁华. 机械工程与自动化. 2011(05)
[9]我国高性能机床主轴技术现状分析[J]. 熊万里. 金属加工(冷加工). 2011(18)
[10]液体静压转台技术综述[J]. 周堃,熊万里,吕浪,阳雪兵. 制造技术与机床. 2011(04)
博士论文
[1]高速陶瓷电主轴的设计与制造关键技术研究[D]. 李颂华.大连理工大学 2012
[2]300mm硅片超精密磨床设计与开发[D]. 朱祥龙.大连理工大学 2011
[3]硅片延性域磨削机理研究[D]. 霍凤伟.大连理工大学 2006
硕士论文
[1]YHDM585立式双端面磨床关键部件设计研究[D]. 谢沈.湖南大学 2016
[2]立式双端面磨床关键部件设计研究[D]. 汪文博.湖南大学 2015
[3]角接触球轴承—电主轴多体动力学分析[D]. 金坤锋.昆明理工大学 2014
[4]高刚度滚动直线导轨设计及精度分析[D]. 郑茜滢.哈尔滨工业大学 2013
[5]自旋转磨削硅片过程的磨削力研究[D]. 林培勇.广东工业大学 2013
[6]超精密磨削硅片的软磨料砂轮的研制[D]. 高尚.大连理工大学 2009
[7]超精密平面磨床主体结构、材料、性能的综合分析与评估[D]. 万莹.上海交通大学 2009
[8]基于虚拟样机技术的超精密磨床进给系统设计[D]. 朱锦益.大连理工大学 2008
[9]光栅尺高速高精度跨尺度位移测量方法的研究[D]. 刘竞航.哈尔滨工业大学 2008
[10]晶圆磨床磨削力在线测量系统的研究与设计[D]. 付志刚.大连理工大学 2007
本文编号：3090046
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