大口径非球面铣磨机Z轴精密进给结构设计 开题报告

欢迎下载本文档参考使用，如果有疑问或者需要CAD图纸的请联系q1484406321中原工学院 毕业设计开题报告毕业设计开题报告题目名称: 大口径非球面铣磨机Z轴精密进给结构设计 院系名称： 机电学院 班 级： 机自064 学 号： 200600314222 学生姓名： 魏 义 坤 指导教师： 乔 雪 涛 2011年3月一、 课题来源及研究的目的和意义1.1 课题来源“大口径光学非球面超精密数控铣磨机”的开发研制隶属于“国家863计划”攻关项目，这个项目由北京微纳精密机械有限公司承接。该公司是进行精密制造技术方面产品制造和技术研究开发的制造实体，由一批国内知名专家领队和年富力强的中青年技术人员组成，具有很强的科学研究和技术攻关能力。为了响应教育部的号召，实施大学本科教改计划，北京微纳精密机械有限公司与中原工学院联合实施“卓越工程师”的培养计划。具体施行方法就是由该公司接收中原工学院大四学生来公司实习并完成毕业设计，为学生走上工作岗位提供一个锻炼自己的平台。1.2 研究的目的和意义近年来，随着光电子学的发展，非球面光学零件在军用和民用产品上的应用也越来越普及，如在电视摄像管、卫星红外望远镜、录像机镜头、激光视盘装置、光纤通信的接头、医疗仪器等中都有广泛的应用。非球面加工已经发展为一个研究热点非球面技术应用于光学零件，相对于球面而言，具有许多优点，它可以消除球面镜片在光传递过程中产生的球差、彗差、像散、场曲及畸变等诸多不利因素，减少光能损失，从而获得高质量的图象效果和高品质的光学特征。一般来说，在光学仪器上，一块非球面透镜的作用相当于三块球面镜，因此，光学仪器设备采用非球面镜片具有重量轻、透光性能好、成本低、且使光学系统设计更具灵活性的优点。为了实现非球面精密机床的加工精度，其中的Z轴方向的精密进给是非常重要的一部分。对于Z轴方向的进给则提出了很高的要求，以确保实现加工精度要求。这个成果如果能被广泛的应用，可实现Z轴这个部件的规模生产，做为一个单独的产品，实现商品价值。二、 本课题所涉及的内容国内(外)研究现状综述2.1 国内外相关精密进给设备现状精密进给的研究不仅关系到超精密车床研制、而且是精密机械、微电子、生物工程等多种学科赖以发展的基础。要实现精密进给，不仅需要机械部分的保证，还要有数控系统方面的信号补偿；由于本课题是关于Z轴精密进给，涉及到的包括滚珠丝杠幅、液体静压导轨、光栅相位传感器这些方面。2.2 国外滚珠丝杠幅的发展现状由于滚珠丝杠副具有高效率、 高精度、 高刚度等特点， 被广泛应用于机械、航天、航空、核工业等领域。现在，滚珠丝杠幅已成为机械传动与定位的首选部 件非球面车削技术及设备状况。日本、英国、美国都能制造基本导程极限偏差为2m、任意300mm螺纹长度内导程公差为5m的滚珠丝杠幅。其应用实例有螺纹磨床的母丝杠和精密量仪器的基准进给丝械。日本 NSK 公司已开 发出公称直径 d0=4mm，导程 Ph=0.5mm 的世界最小导程微型滚珠丝杠幅。以对应航天领域、小型精密测试装置、电子仪器以及半导体装置要求。随着机械产品向高速、高效、自动化方向发展，工业机器人、数控锻压机械、加 工中心以及机电一体化自动机械等，其进给驱动速度不断提高，大导程滚珠丝杠幅的出现，满足了高速化的要求。日本 NSK 公司已开发出公称直径导程为： 15mm40mm、16mm50mm、20mm60mm、25mm 80mm 超大导程滚珠丝杠幅，快速进给速度达 180m/min。2.2 国内滚珠丝杠幅的发展现状我国滚动功能部件行业生产不集中、产品品种单一、含金量低，尚无在国际上有影响力的知名品牌，已成为国产数控机床发展的瓶颈。目前我国滚动功能部件生产企业有50家（不含台湾省），研究院所、高校共3家，企业附属研究机构3个。生产滚珠丝杠的企业48家，年产值可达6.5亿元，生产滚动直线导轨的企业有6家（其中4家同时生产滚珠丝杠），年产值可达1.5亿元。在50家企业中，生产规模大、工艺装备较齐全、产量大、品种多的只有6家，而且企业存在对用户市场缺乏战略研究，产业技术开发的工作跟不上形势发展的要求，企业的核心竞争力不强，创新能力较差等问题。我国滚动功能部件产业与国外的主要差距是：专业生产水平不高，信息化管理滞后，产业化进程缓慢，个性化服务跟不上。中低档产品与国外同类产品差距较小或基本持平，但生产效率却远远低于国外。而高性能、高档次的产品与NSK、THK、INA等知名企业有明显差距，成为制约国产高档数控机床发展的瓶颈。2本课题有待解决的主要关键问题21根据Z轴高精密进给的设计要求，需注意以下几点问题：1） 根据设计要求，完成Z轴的三维造型。 2） 根据三维造型，采用SolidWorks进行分析。3） 造型分析之后，进行二维图纸的绘制，利用AutoCAD来进行。4） 进行整体机构的优化设计与结构分析。3对课题要求及预期目标的可行性分析 (解决关键问题技术和所需条件)3.1课题任务介绍1） 市场调查，对该Z轴进行结构合理性分析。2） 查阅资料，确定Z轴总体设计方案。3） 采用三维参数化造型软件完成该Z轴的设计。4） 绘制二维零件图及装配图。5） 撰写毕业设计说明书。3.2 关键问题的技术解决1）在转台结构设计完成后，Z轴的性能以及工作过程进行分析是本次设计的一个关键，它直接关系到后续加工制造出来的机构部件能否满足要求，是否能够制造生产。2）完成转台的三维造型后，进行转台三维模型分析。3）Z轴的设计需严格按照设计指标进行。4完成本课题的工作计划及进度安排2.213.06（第12周） 毕业实习，完成调研报告；3.073.20（第34周） 完成外文翻译，方案论证（提交开题报告）；3.214.03（第34周） 测量系统总体设计；4.045.22（第713周） 部件和主要零件设计、测量误差分析、直线运动精度编制（第10周进行中期检查）；按学院规定的统一规范化要求撰写设计说明书；5.2