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《河北工业大学》 2006年
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超精密加工车床及其微进给机构的研究

李大民  
【摘要】: 随着科学技术的发展及高新技术的需要,精密及超精密加工技术在工业生产中的地位越来越重要。几十年来,超精密加工已成为工业生产中最关键的、效果最显著的技术之一。本文密切结合河北省博士基金项目课题进行研究,以超精密加工车床的开发为目标,以压电材料学、弹性铰链理论、虚拟样机技术为基础,对超精密车床的结构进行了系统的研究。在此基础上,完成了超精密车床的设计,通过三维建模,对其进行了运动学仿真;本论文完成了以下内容: ◆设计了一台小型化的基于空气静压电主轴、空气静压导轨、研磨丝杠和压电陶瓷微进给平台的超精密加工车床。 ◆设计了一种以压电陶瓷作动器为动力源,弹性铰链为弹性变形元件的新型微进给刀架;在弹性铰链分析基础上,设计了整体式微进给用铰链机构,对弹性铰链和平行铰链运动副进行了建模,并进行了刚度分析。 ◆基于开环控制的测试系统,进行了微进给平台的性能分析,包括位移-电压曲线性能,蠕变特性,稳定性,重复性精度等,得到了实验数据,最后得到微进给平台的综合性能指标。 ◆基于虚拟样机仿真技术和Pro/ENGINEER中的Mechanism模块,建立了数控车床的仿真模型,并利用其进行了运动仿真,获得了刀架上一点的位移、速度和加速度与时间的曲线,并得到了各点运动的包络曲线,通过分析,设计的机床能够满足要求。 通过仿真和实验,结果表明:所设计微进给系统进给分辨率为0.01μm;开环控制时,重复定位精度为0.08μm;车床可以达到纳米级进给精度;最后对全文的研究工作和取得的进展进行了总结,并提出了进一步研究的建议和设想。
【学位授予单位】:河北工业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2006
【分类号】:TG519.3

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【引证文献】
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 李国;基于刀具摆动进给的非球曲面超精密车削方法及系统研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前6条
1 齐爽;压电驱动型数控铣削精密补偿单元结构设计与分析研究[D];吉林大学;2011年
2 马西良;基于输入整形技术抑制小摩擦系统残留振动[D];广西大学;2008年
3 王海涛;超精密车床结构设计及仿真[D];河北工业大学;2007年
4 李文博;多功能微机床微细车、铣模块设计及实验研究[D];广东工业大学;2012年
5 高一亮;单晶锗高次非球面的超精密车削技术研究[D];长春理工大学;2012年
6 孔培培;基于公理设计的数控微磨床的结构设计与仿真[D];沈阳理工大学;2012年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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中国硕士学位论文全文数据库 前2条
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2 谭淑英;超精密切削微进给系统的研制[D];天津大学;2005年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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2 郭晓光;郭东明;康仁科;金洙吉;;单晶硅纳米级磨削过程中磨粒磨损的分子动力学仿真[J];半导体学报;2008年06期
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6 刘启东,徐春广,肖定国;机床控制中的双模参数自调整模糊控制器[J];北京理工大学学报;2005年07期
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9 濮强国;控制系统的计算机仿真和寻优[J];成都电子机械高等专科学校学报;2003年04期
10 顾铭;洪明;宋鸣;;虚拟样机技术及其在ADAMS中的应用[J];成都电子机械高等专科学校学报;2005年04期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 高洪;赵韩;;用于VSC的动力学模型、控制器设计与仿真综述[A];2004“安徽制造业发展”博士科技论坛论文集[C];2004年
2 贺勤;薛安克;;多传感器声目标异步数据生成仿真研究[A];'2003系统仿真技术及其应用学术交流会论文集[C];2003年
3 范锐;王精业;;试论仿真应用理论[A];第十届中国科协年会论文集(一)[C];2008年
4 丁玉海;;基于Pro/E平台实现产品快速设计[A];2008年电子机械与微波结构工艺学术会议论文集[C];2008年
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6 张勤俭;刘媛;叶书强;;计算机仿真技术在聚晶金刚石精密加工技术中的应用[A];2005年中国机械工程学会年会论文集第11届全国特种加工学术会议专辑[C];2005年
7 吕颢;任挪颖;颜俊;晏刚;厉彦忠;;基于Pro/E实现活塞式压缩机的运动仿真[A];2006年大型空分设备技术交流会论文集[C];2006年
8 辛洪兵;;弹性铰链的可靠性设计[A];2006年全国机械可靠性学术交流会论文集[C];2006年
9 夏东海;殷载立;;计算机仿真辅助消防指挥决策系统[A];'2000系统仿真技术及其应用学术交流会论文集[C];2000年
10 赵怀慈;黄莎白;;一种基于agent的仿真系统模型[A];'2002系统仿真技术及其应用学术论文集(第四卷)[C];2002年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 王成龙;复杂机电系统统一建模与仿真技术研究[D];山东科技大学;2010年
2 石云龙;基于CAS理论的地震紧急救援系统模型构建与模拟仿真[D];中国地质大学(北京);2010年
3 雷金;洛仑兹平面电机的结构动态特性研究[D];华中科技大学;2010年
4 宋新玉;镍基合金Inconel 718高速切削刀具磨损机理研究[D];山东大学;2010年
5 马金奎;滑动轴承非线性轴心轨迹的瞬态与周期特性研究[D];山东大学;2010年
6 任彬;精密塑料注射成型装备产品数字化设计关键技术及平台构建[D];浙江大学;2010年
7 沈春根;高速加工工具系统的动力学特性及应用基础研究[D];江苏大学;2011年
8 柴京富;集群磁流变效应研磨刷研抛工具加工机理研究[D];广东工业大学;2011年
9 沈学会;超声振动辅助铣削加工技术及机理研究[D];山东大学;2011年
10 聂文平;修井作业机械化装置的系统仿真与实验研究[D];东北石油大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 田雄;工业仿真与控制一体化平台设计[D];大连理工大学;2010年
2 于志远;海上风电安装设备液压系统仿真研究[D];大连理工大学;2010年
3 杨沛霖;沿海集装箱港区泊位装卸效率对航道服务水平评价指标的影响研究[D];大连理工大学;2010年
4 孙博;储箱壁板网格加工专用铣床的研制[D];大连理工大学;2010年
5 易鑫;功能陶瓷精密CMP抛光工艺参数决策优化的研究[D];湘潭大学;2010年
6 谢先富;越野轮胎起重机车架有限元分析[D];湘潭大学;2010年
7 芦荣松;基于产品研发的IGDSS知识表示及其推理机制研究[D];中国海洋大学;2010年
8 岳彩旭;硬态切削过程的有限元仿真与实验研究[D];哈尔滨理工大学;2010年
9 习俊梅;稀土超磁致伸缩驱动微动夹钳研究[D];南昌大学;2010年
10 严慧君;管轨交通运行控制环境仿真系统软件的设计与实现[D];北京交通大学;2011年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 于化东;;超精密微机械制造技术研究进展[J];长春理工大学学报(自然科学版);2008年03期
2 王波;梁迎春;孙雅洲;谭亚明;;带三维结构的惯性MEMS器件的微细铣削加工[J];传感技术学报;2006年05期
3 扈玉玲,高万夫,崔立山;TiNi形状记忆合金约束态相变及驱动特性研究进展[J];材料导报;2003年10期
4 田坤;模块化设计技术[J];成组技术与生产现代化;1997年02期
5 张霖;赵东标;张建明;孙学赟;庞长涛;;微细切削用小型数控铣床的研制[J];东南大学学报(自然科学版);2007年01期
6 邓中亮;王先逵;;直线电机的智能化PID控制[J];电气传动;1993年02期
7 高兆法,华顺刚,欧宗瑛;Pro/ENGINEER特征造型分析与应用[J];工程设计CAD与智能建筑;1999年08期
8 刘惠兰,沙定国,郝群,朱秋东;一种高次光学非球面度的计算方法[J];光电工程;2004年06期
9 王景贺,陈明君,董申,张龙江;KDP晶体单点金刚石切削脆塑转变机理的研究[J];光电工程;2005年07期
10 曾孝云,樊庆文,谢玉凤;正交试验在难加工材料切削参数优化中的应用[J];工具技术;2004年06期
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 郑子文;超精密机床伺服控制技术研究[D];国防科学技术大学;2001年
2 宋文荣;微电子制芯领域中磁悬浮精密定位平台的研究[D];中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所);2004年
3 王延风;磁悬浮精密定位工作台机电一体化CAD/CAE集成研究[D];中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所);2004年
4 范镝;大口径碳化硅质反射镜数控光学加工的研究[D];中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所);2004年
5 朱涛;极紫外光刻机工件台精密机械及控制相关技术[D];中国科学院研究生院(电工研究所);2006年
6 刘国嵩;压电步进二维精密驱动器理论及实验研究[D];吉林大学;2006年
7 赵国勇;数控系统运动平滑处理、伺服控制及轮廓控制技术研究[D];大连理工大学;2006年
8 赵宏伟;尺蠖型压电驱动器基础理论与试验研究[D];吉林大学;2006年
9 魏强;纳米定位微位移工作台的控制技术研究[D];山东大学;2006年
10 卢礼华;基于滚珠丝杠的大行程纳米定位系统建模和控制技术研究[D];哈尔滨工业大学;2007年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 杨俊卓;平行轴同侧传动封闭试验台的加载器研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
2 王利军;微型数控铣床研究与开发[D];大连理工大学;2010年
3 石学诚;微细铣削加工工艺参数优化与试验研究[D];吉林大学;2011年
4 陈万群;微小型机床的结构参数优化及动态特性分析[D];哈尔滨工业大学;2010年
5 赵洪策;桌面式微型工厂的建模和仿真与可视化关键技术研究[D];西北工业大学;2001年
6 胡爱玲;高速电主轴动静态特性的有限元分析[D];广东工业大学;2004年
7 余昌盛;基于PCI总线数据采集与运动控制系统研究[D];浙江大学;2005年
8 郑雪梅;面向超精密切削加工的并行分子动力学仿真研究[D];天津大学;2005年
9 肖玮;目标运动模拟系统扩展功能开发及PMAC运动模式的分析研究[D];西安电子科技大学;2006年
10 屠凤莲;2-PRR并联机床的设计理论及方法研究[D];河北工业大学;2006年
【二级引证文献】
中国期刊全文数据库 前1条
1 毛瑞卿;马西良;;时间优化的输入整形抑制一种小摩擦系统的残留振动[J];组合机床与自动化加工技术;2010年11期
中国硕士学位论文全文数据库 前2条
1 张天举;高速铁路轴承润滑剂的拖动特性及其试验机的设计研究[D];河南科技大学;2010年
2 周启琛;带有力反馈系统的微加工头的研制[D];哈尔滨工业大学;2011年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 罗兵,李圣怡,李艾利;超精密扭轮摩擦传动动力学研究[J];国防科技大学学报;1998年03期
2 罗熙淳,梁迎春,董申,李广慧;分子动力学在单点金刚石超精密车削机理研究中的应用[J];工具技术;2000年04期
3 王霖 ,秦勇 ,刘镇昌 ,葛培琪 ,孙建国 ,高伟;计算机仿真技术在磨削温度场中的应用[J];工具技术;2001年10期
4 张蕾,黄传真,何林,方斌,李兆前,艾兴;人工神经网络在Al_2O_3-TiC复合陶瓷设计中的应用[J];机械工程材料;2002年11期
5 曲东升,荣伟彬,孙立宁,徐晶,蔡鹤皋;压电陶瓷微位移器件控制模型的研究[J];光学精密工程;2002年06期
6 孙立宁,孙绍云,曲东升,蔡鹤皋;基于PZT的微驱动定位系统及控制方法的研究[J];光学精密工程;2004年01期
7 宣明;微型机械及相关理论和技术[J];光学精密工程;1994年03期
8 吴一辉,王立鼎,马建旭;新型微变位致动器的发展及应用[J];光学精密工程;1996年02期
9 周兆英,叶雄英,崔天宏,张联;微米纳米技术及微型机电系统[J];光学精密工程;1998年01期
10 张涛,孙立宁,蔡鹤皋;压电陶瓷基本特性研究[J];光学精密工程;1998年05期
【相似文献】
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1 王海涛;高亮;张艳蕊;毕海霞;;基于压电陶瓷的微进给平台的实验研究[J];机床与液压;2010年07期
2 马淑梅,陈彬;单片机在超精密加工技术中的应用[J];机电工程;2000年02期
3 朱振华,李蓓智,杨建国;压电驱动超精密加工微定位工作台的设计与研究[J];精密制造与自动化;2005年04期
4 朱振华,李蓓智,杨建国;压电驱动超精密加工微定位工作台的设计与研究[J];机械科学与技术;2005年09期
5 王加春;李金良;;静压气浮溜板的振动主动控制系统研究[J];机械设计与制造;2006年08期
6 马淑梅;超精密加工机床的微位移驱动器[J];机械工程师;2000年04期
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8 孙广山;;纳米加工技术及其现状[J];辽宁工学院学报;1996年01期
9 杨元华;陈时锦;孙涛;赵清亮;程凯;;微结构表面金刚石车削加工过程中快速伺服刀架的控制[J];航空学报;2008年01期
10 李兴福;;超精密加工工艺及设备[J];精密制造与自动化;1984年02期
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1 冯晓光;詹涵菁;赵万生;栗岩;狄士春;董新伟;;横轴布局微小型电火花加工机床[A];第八届全国电加工学术年会论文集[C];1997年
2 郝俊杰;王晓慧;桂治轮;李龙土;;MnO_2对钛酸铋钠压电陶瓷性能的影响[A];中国硅酸盐学会2003年学术年会论文摘要集[C];2003年
3 李茂順;陳炳輝;吳朗;郭興家;吳金昆;;以溶胶凝胶法制备压电陶瓷[A];第二届全国压电和声波理论及器件技术研讨会摘要集[C];2006年
4 吴南春;施尔畏;郑燕青;李文军;;介质对水热制备PbNb_2O_6晶粒形貌的影响[A];第四届中国功能材料及其应用学术会议论文集[C];2001年
5 林书玉;许龙;;一种新型的cymbal换能器的研究[A];中国声学学会功率超声分会2009年学术年会论文集[C];2009年
6 李宝库;;超声波电动机压电陶瓷粘接技术的提升[A];第十六届中国小电机技术研讨会论文摘要集[C];2011年
7 刘海峰;田莳;李小兵;;PZN-PZT压电陶瓷常温和低温电疲劳比较[A];2000年材料科学与工程新进展(上)——2000年中国材料研讨会论文集[C];2000年
8 潘在友;刘惠兰;冯丽爽;邢济武;;基于光杠杆原理测量压电陶瓷压电特性的方法[A];高精度几何量光电测量与校准技术研讨会论文集[C];2008年
9 李龙土;董蜀湘;;超声马达[A];第二届中国功能材料及其应用学术会议论文集[C];1995年
10 李宁;胡俊辉;黄卫清;朱春玲;赵淳生;;压电除冰系统中压电元件尺寸对界面剪切应力的影响[A];Proceedings of the 2010 Symposium on Piezoelectricity,Acoustic Waves and Device Applications[C];2010年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 晓鑫;压电陶瓷——信息时代的新型材料[N];中国建材报;2004年
2 武长运;信息时代的多面手——压电陶瓷[N];山东科技报;2002年
3 中国电子元件行业协会电子陶瓷及器件分会;电子陶瓷:产品门类齐全应用领域拓宽[N];中国电子报;2008年
4 李文 清晨;信息时代的多面手压电陶瓷[N];北京科技报;2002年
5 江苏 旋建明;用于压电陶瓷超声波传感器测试的信号源[N];电子报;2002年
6 袁巨龙(作者系浙江工业大学超精密加工研究中心主任);超精密加工技术正向高精度、高效率发展[N];机电商报;2007年
7 河北 张爱民;无源压电陶瓷、发光二极管试电笔[N];电子报;2009年
8 科技;刹车噪声能消除[N];中国环境报;2003年
9 李烁;超精密加工技术及其在先进光学中的应用[N];科技日报;2007年
10 陶陶;“修炼”5分钟粉末变成瓷 [N];中国建材报;2002年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 景秀并;超精密加工数值模拟与实验研究[D];天津大学;2010年
2 王希花;基于压电陶瓷迟滞非线性建模及控制系统的研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
3 朱炜;压电陶瓷叠堆执行器及其系统的迟滞现象模拟、线性化及控制方法的研究[D];重庆大学;2012年
4 晁小练;低温烧结PZT基压电陶瓷材料的研究及器件开发[D];陕西师范大学;2010年
5 张奔牛;传感和致动装置/结构中的多物理量耦合问题[D];重庆大学;2003年
6 刘琳;声频干扰技术的研究与实现[D];中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所);2005年
7 曹中清;无单元法及其面向对象程序实施[D];西南交通大学;2006年
8 易幼平;双向驱动纵扭复合型超声马达理论研究[D];中南大学;2004年
9 郑子文;超精密机床伺服控制技术研究[D];国防科学技术大学;2001年
10 韩雪松;超精密切削技术的多尺度数值模拟研究[D];天津大学;2004年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 李大民;超精密加工车床及其微进给机构的研究[D];河北工业大学;2006年
2 唐韵;基于压电陶瓷逆压电效应原理的3MN叠加式力标准机的研究[D];电子科技大学;2010年
3 郑惠清;压电陶瓷在超声波电机中的应用研究[D];武汉理工大学;2010年
4 张治刚;钛酸钡模板织构化压电陶瓷的组织与性能[D];西安工业大学;2010年
5 陈培洪;新型非共振式压电直线电机的研究[D];南京航空航天大学;2011年
6 张东;压电变压器用陶瓷材料低温烧结的研究[D];天津大学;2010年
7 朱枝勇;以PZT为基的介电常数6500压电陶瓷瓷料研发[D];电子科技大学;2010年
8 常鹏;低温烧结铌镁锑锰锆钛酸铅(PMMNS)压电陶瓷及性能研究[D];暨南大学;2011年
9 梁丽娉;压电陶瓷传感器力学模型理论与试验研究[D];沈阳建筑大学;2011年
10 李福良;基于PA85的新型压电陶瓷驱动电源[D];合肥工业大学;2004年
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