Z1014-大口径光学非球面磨床X向导轨及床身的设计 下载积分：50　资料编号： Z1014

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任务书一份

开题报告一份

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摘  要

随着我国科技水平和大型制造业的提高，一些国家大型重要科研项目的实施，对大口径光学元件的需求也逐渐增加，高精度的大口径非球面加工技术主要应用于航空航天和光刻机投影镜头方面。传统的加工方法效率较低，加工过程中存在很多的不确定因素，影响着工期和加工精度；改变加工方法已成为生产的第一需要。改变机床的结构采用传统加工与超精密数控机床相结合的加工方法营运而生。其中最重要的就是精度，因此为了加工这些精度很高的光学元件，以此达到要求，超精密加工技术就显得很重要。

目前国外已具备大口径光学零件的超精密加工和超精测量技术。而国内超精密加工机床在精度、性能和技术创新等方面与国外存在较大差距。为了我国工业的发展，我们必须研发具有自主知识产权的超精密加工机床，可以加工出所需精度的元件，争取尽快将我国的精密和超精密加工技术水平提升到世界先进水平。

本论文主要通过分析国外超精密加工机床的设计特点，结合大口径光学非球曲面零件的加工方法，对大口径光学非球曲面磨床X向导轨进行结构设计和床身设计。采用高精度的液体静压导轨、采用直线电机直接驱动替换传统的丝杠传动、测量元件采用光栅尺以及改变床身的材料等。以此来保证能够高效率高精度的完成大口径非球面结构的加工。

关键词：非球曲面；超精密加工机床；液体静压导轨；直线电机；光栅尺;床身。

目录

摘要 I

ABSTRACT II

第一章  绪论 1

1.1  课题来源 1

1.2  课题研究背景 1

1.3  课题研究目的、意义 1

第二章  液体静压导轨(X向导轨)及床身方案讨论 3

2.1  X向导轨及床身技术方案示意图 3

2.2  X向导轨及床身的主要技术参数 3

2.3  X向导轨及床身的主要部件的选择介绍 4

第三章  大口径光学非球面磨床简介及部分零件选择 5

3.1  大口径光学非球面磨床的简介 5

3.2  部分零件的论证选择 6

3.2.1  导轨设计要求 6

3.2.2  导轨传动方式的种类简介： 6

3.2.3  几种导轨的选择比较： 7

3.2.4  液体静压导轨的导向分析： 7

3.2.5  溜板样式的选择： 8

第四章  床身的设计 9

4.1 床身的要求： 9

4.2  床身的材料选择： 9

4.2.1  一般机床床身铸铁简介： 9

4.3 新型材料花岗岩简介： 9

4.4床身材料的选择理由： 10

第五章X向导轨电机选择 12

5.1  选取电机的要求及所选电机的介绍 12

5.2  西门子直线电机的组件 12

5.3  选择直线电机需要考虑的问题 13

5.4  选型的相关计算 13

5.4.1  运动质量 13

5.4.2  运行属性 14

5.4.3  检查机械边界条件 15

5.4.4  确定次级部件数量 16

5.4.5  选择功率模块 16

5.4.6  计算最大供电功率 17

5.5  冷却系统的相关计算 17

5.5.1  前提条件 17

5.5.2  计算冷却功率 18

5.5.3  次级部件冷却系统的压降 18

5.5.4  计算温度上升 19

5.5.5  电机的安装与检测 19

5.5.6   X轴直线电机选型 20

5.5.7  电机数据 1FN3300-4NB80-0BA1 21

第六章  超精密磨床反馈元件——光栅尺的设计 23

6.1  直线光栅尺的介绍 23

6.1.1  选择直线光栅尺的好处 23

6.1.2  光栅尺的结构组成及其作用 23

6.1.3  光栅尺的测量工作原理 23

6.1.4  影响直线光栅尺测量精度的几个主要因素 23

6.1.5  直线光栅尺的安装调试 24

6.2  直线光栅尺的型号选择 24

第七章  导轨的设计 26

7.1  液体静压导轨的简述 26

7.1.1  液体静压导轨系统介绍及特点 26

7.1.2  液体静压导轨的方案分析 27

7.2   导轨副结构方案分析 28

7.3  静压导轨的调整 31

7.4  油腔的布置 32

7.4.1  油腔数量的确定 32

7.4.2  闭式静压导轨精度技术要求 33

7.5  导轨材料 33

7.6  静压导轨辅助部件的选择 34

7.7  静压导轨的计算 35

7.7.1  确定导轨宽度 35

7.7.2  油腔的尺寸 35

7.7.3  假设载荷作用下的油腔压力 36

7.7.4  从单个油腔向外流出的流量 36

7.7.5  液体静压导轨的刚度 37

7.7.6  其他相关参数 37

第八章  拖链的设计 38

8.1  拖链的应用 38

8.2  拖链的选型 38

第九章  结论与展望 40

9.1  完成设计的结论 40

9.2  个人总结与展望 40

参考文献 42

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