【摘要】：制造業(yè)的發(fā)展對(duì)精密和超精密的加工技術(shù)提出了更加嚴(yán)格的要求,超精密五軸機(jī)床是實(shí)現(xiàn)超精密加工技術(shù)的重要基礎(chǔ)。超精密垂直軸系是五軸超精密機(jī)床的重要組成部分,其性能的優(yōu)劣直接決定著五軸超精密機(jī)床的運(yùn)行精度及整體加工性能。由于重力的影響,垂直軸在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的高精度定位會(huì)受到很大的影響,而高精度定位主要由超精密垂直運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的卸荷氣缸和液壓導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)參數(shù)和靜態(tài)性能所決定。因此,要對(duì)超精密垂直軸系的卸荷氣缸和導(dǎo)軌等關(guān)鍵部件的性能進(jìn)行深入研究,從而提高垂直軸系的高精度定位性能,提高五軸超精密機(jī)床的加工精度和可靠性。本文采用仿真分析和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的方式對(duì)卸荷氣缸和液體靜壓導(dǎo)軌的主要結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行了研究,分別對(duì)卸荷氣缸結(jié)構(gòu)參數(shù),氣體靜壓軸承的靜態(tài)性能和不同偏載情況下各參數(shù)對(duì)于液體靜壓導(dǎo)軌的靜態(tài)性能的影響進(jìn)行研究,綜合分析其影響規(guī)律之后提出超精密垂直軸系各部件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)參數(shù)優(yōu)化方案�；趧�(dòng)網(wǎng)格方法建立卸荷氣缸內(nèi)氣體模型和活塞運(yùn)動(dòng)模型。采用FLUENT軟件對(duì)以上模型進(jìn)行仿真模擬計(jì)算,定量分析了活塞的加速度、進(jìn)氣孔直徑和初始啟動(dòng)高度等參數(shù)對(duì)于缸內(nèi)氣體壓力的變化的影響,明確了其對(duì)活塞運(yùn)動(dòng)響應(yīng)的影響。通過(guò)卸荷氣缸的動(dòng)態(tài)響應(yīng)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了仿真分析結(jié)果的正確性,根據(jù)各參數(shù)對(duì)卸荷氣缸活塞動(dòng)態(tài)響應(yīng)的影響的結(jié)果,針對(duì)卸荷氣缸的設(shè)計(jì)參數(shù)和啟動(dòng)方式提出了相應(yīng)的優(yōu)化方法。利用Gambit軟件對(duì)氣體靜壓軸承的氣膜進(jìn)行了建模和網(wǎng)格劃分,采用了漸進(jìn)的方式細(xì)化節(jié)流孔處的網(wǎng)格。利用FLUENT軟件基于Reynolds方程對(duì)氣體靜壓軸承氣膜模型進(jìn)行有限元計(jì)算分析,研究了卸荷氣缸的氣體靜壓軸承的偏心率、供氣壓力、平均氣膜厚度以及節(jié)流孔位置等參數(shù)對(duì)于其靜態(tài)性能的影響規(guī)律。并通過(guò)氣體靜壓軸承靜態(tài)性能實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證仿真計(jì)算結(jié)果,尋求在不違反機(jī)械設(shè)計(jì)的原則下保證其最大的承載力和靜態(tài)剛度的最優(yōu)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)參數(shù),最終實(shí)現(xiàn)卸荷系統(tǒng)的平穩(wěn)運(yùn)行。建立了液體靜壓導(dǎo)軌油膜的三維仿真模型,同時(shí)考慮其在不同偏轉(zhuǎn)參數(shù)下油膜的變化和節(jié)流孔直徑、平均油膜厚度、偏心率和供油壓力對(duì)靜態(tài)性能的影響。尋找保證性能要求的最大偏轉(zhuǎn)參數(shù)以及受偏轉(zhuǎn)參數(shù)影響最小的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)參數(shù),用于超精密垂直軸系的參數(shù)優(yōu)化建議。
【圖文】：

c) 單反鏡頭 d) 精密元器件圖 1-1 超精密加工相關(guān)應(yīng)用在當(dāng)前的大國(guó)競(jìng)爭(zhēng)中，，科技的競(jìng)賽已經(jīng)越來(lái)越白熱化成為各大國(guó)綜合國(guó)力賽內(nèi)容當(dāng)中的一個(gè)主要陣地。而精密和超精密機(jī)械制造技術(shù)則在其中有著很重

圖 1-2 Nanosystem-1000 大型光學(xué)金剛石車床[18]業(yè)大學(xué)精密工程研究所研制成功的大型非曲面超精加工機(jī)床的先進(jìn)水平，在解決垂直方向的重力影響配重的方式[19]，使機(jī)床導(dǎo)軌平穩(wěn)運(yùn)行。杠桿滑輪組
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TG502.3

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2707482