机械式精密二维微位移工作台设计说明书.doc

河南理工大学本科毕业设计论文1摘要本次设计主要完成机械式微位移式工作台的设计，本文主要介绍了机械式精密二维微位移工作台。机械精密工作台可广泛应用在三维表面形貌的测量与评定、精密及超精密加工和半导体光刻等领域中。本文介绍了目前国内外多种典型的微动超精密工作台所采用的设计方案、材料、导轨、驱动方式。叙述了今后工作台的发展现状趋势，并分析了所设计工作台的优势。证明传统机械微动工作台依然广泛的用处和很大的市场，是比较理想的方案，也是精密超精密加工很好的补充。并详细分析了传统机械式微位移工作台的组合模块，组成结构，以及设计加工方法，与传统的二维及三维工作台相比，机械微动工作台有高精度和大量程，体积小，重量轻等优点，它采用粗精结合的定位机构和自带计量系统的闭环控制系统能实现垂直方向(z方向)的精密位移和水平方向(xY方向)的精确定位。它由X轴、Y轴、Z轴三个方向的精密移动机构组装成三维精密移动工作台。最后，针对本设计中不够完美的地方的改进想法，以及对本次毕业设计的总结和对我国超精密发展方向进行了展望。关键词；、微位移机械工作台、精密加工。河南理工大学本科毕业设计论文2AbstractThemaindesignisaboutthemechanicaldesignofthemicro-displacementworktable.Thispapermainlyintroducesthemechanicalprecisionworktabletwo-dimensionalmicrodisplacement。Mechanicalprecisionworktablecanbewidelyusedin3dsurfacetopographymeasurementandevaluation,precisionandultra-precisionprocessingandsemiconductorphotolithography,etc.Thepaperintroducesthedomesticvarioustypicalmicroprecisionworktableadopteddesign,materials,guide,drivemode,feedbackandcontrolsystem.Describesthefuturetrendofdevelopmentstatusofworkbenchisanalyzed,andthedesignofworkbenchadvantage.Proofofconventionalmechanicalworktablestillwidelyuseandlargemarket,isanidealsolution,andprecisionultra-precisiongoodsupplement.Anddetailedanalysisofthetraditionalmechanicaldeclineddisplacementworktablecombinationmodulecompositionstructureanddesign,processingmethods,andtraditional2d/3dworkbench,machineryhashighprecisionworktablewithbigrange,smallvolume,lightweight,itadoptedadvantagesofroughingandcombinationofpositioningandbringmeasuringsystemclosed-loopcontrolsystemcanrealizetheverticaldirection.(zdirection)inawiderangeofhorizontaldisplacementandX-Ydirectionaccurately.ItconsistsoftheXaxisandYaxis,Zaxisdirectionofthreedimensionalprecisionmobilemechanismassemblyprecisionworktablemovinginto.Finally,accordingtothedesignperfectplaceimprovementideas,andtothegraduationdesignanddevelopmentdirectionforoursuperprecisionisdiscussed.Keywords：micro-displacement、worktable、precisionprocessingmachinery.河南理工大学本科毕业设计论文3前言转眼间四年大学生活已经接近尾声而作为大学的最后一次功课毕业设计无疑是对自己大学学习成绩的一次综合考查。同时，这也可作为我们迈入社会的第一步，是决定我们能否在社会生活中一展身手的一次预演。蓦然回首，从入学至今在各位恩师的谆谆教导下，我学习了机械工程材料、机械设计、机械制造等大量的专业知识，同时也了解了一些相关学科的基本情况，可以说为此次毕业设计打下了坚实的基础。然后单纯的理论的知识的学习并不代表我们就真正掌握了所学的内容。只有学以致用，将课本上的内容转化为实际生产力。造福社会。才证明我们真正做到了知识的融会贯通。切实达到了学习的最终目的。我们这次设计的题目是微位移式机械工作台，之所以提出这个课题，随着科学技术的飞速发展,在许多技术领域中,如航天,半导体制造,精密机械,仪器仪表以及生物工程等将对加工精度提出更多和更高的要求,毫微米级,甚至分子原子级加工都己提到日程上微位移技术正是这些超精密加和精密机械的基础。微动位移技术是实现组合结构的微机械精密工作台结构的关键技术之一，精密工作台系统则是微装配系统的一个重要组成部分。精密微位移工作台是高精度精密仪器的核心，它的精度的优劣直接影响整机的精度。当今精密仪器中的精密工作台正向着高速度和高精度方向发展。目前，精密位移工作台的运动速度一般在20-50mm/s，最高的可达到100mm以上，其精度要求0.1um以下。由于高速度带来的惯性很大，一般运动精度要求比较低，为解决高速度和高精度的矛盾，通常采用粗精相结合的两个工作台，如图1图一河南理工大学本科毕业设计论文4在本次设计中我们主要设计精密微动微动工作台部，精密微动工作台部分包括微位移机构,检测装置和控制系统三部分.微位移机构(微动工作台)是指行程小(一般小于毫米级),灵敏度和精度高(亚微米,纳米级)的机构.微位移系统在精密仪器中主要用于提高整机的精度随着科学技术的发展,精密仪器的精度越来越高,微位移技术应用就越来越广.根据目前的应用范围,大致可分为三个方面:精密补偿,微进给和微调.在微位移技术中,行程和分辨率是一对主要矛盾.为解决大行程(毫米级)和中等分辨率(亚微米级)的矛盾,采用柔性框架式的爬行器象3I一样沿矩形导轨爬行,驱动精密微动工作台实现大行程的精密定位.工作台的工作行程由爬行器的导轨长度决定,爬行器的导轨长度越长,工作台的行程就越大.精密微动工作台采用微机控制电致伸缩微位移,在平面内实现两个方向的精密定位.古人云：“温故而知新”，所言非虚。在本次毕设过程中，通过对课本知道是的重新回顾，我又掌握了许多以前所没有注意到的细节内容。可以说是学习知识和实际设计相互共进，相得益彰。当然做为自己的第一次大型设计，经验和水平都是极大的制约因素，所以在