機(jī)械式精密二維微位移工作臺(tái)設(shè)計(jì)說(shuō)明書.doc

河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文1摘要本次設(shè)計(jì)主要完成機(jī)械式微位移式工作臺(tái)的設(shè)計(jì)，本文主要介紹了機(jī)械式精密二維微位移工作臺(tái)。機(jī)械精密工作臺(tái)可廣泛應(yīng)用在三維表面形貌的測(cè)量與評(píng)定、精密及超精密加工和半導(dǎo)體光刻等領(lǐng)域中。本文介紹了目前國(guó)內(nèi)外多種典型的微動(dòng)超精密工作臺(tái)所采用的設(shè)計(jì)方案、材料、導(dǎo)軌、驅(qū)動(dòng)方式。敘述了今后工作臺(tái)的發(fā)展現(xiàn)狀趨勢(shì)，并分析了所設(shè)計(jì)工作臺(tái)的優(yōu)勢(shì)。證明傳統(tǒng)機(jī)械微動(dòng)工作臺(tái)依然廣泛的用處和很大的市場(chǎng)，是比較理想的方案，也是精密超精密加工很好的補(bǔ)充。并詳細(xì)分析了傳統(tǒng)機(jī)械式微位移工作臺(tái)的組合模塊，組成結(jié)構(gòu)，以及設(shè)計(jì)加工方法，與傳統(tǒng)的二維及三維工作臺(tái)相比，機(jī)械微動(dòng)工作臺(tái)有高精度和大量程，體積小，重量輕等優(yōu)點(diǎn)，它采用粗精結(jié)合的定位機(jī)構(gòu)和自帶計(jì)量系統(tǒng)的閉環(huán)控制系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)垂直方向(z方向)的精密位移和水平方向(xY方向)的精確定位。它由X軸、Y軸、Z軸三個(gè)方向的精密移動(dòng)機(jī)構(gòu)組裝成三維精密移動(dòng)工作臺(tái)。最后，針對(duì)本設(shè)計(jì)中不夠完美的地方的改進(jìn)想法，以及對(duì)本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的總結(jié)和對(duì)我國(guó)超精密發(fā)展方向進(jìn)行了展望。關(guān)鍵詞；、微位移機(jī)械工作臺(tái)、精密加工。河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文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.河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文3前言轉(zhuǎn)眼間四年大學(xué)生活已經(jīng)接近尾聲而作為大學(xué)的最后一次功課畢業(yè)設(shè)計(jì)無(wú)疑是對(duì)自己大學(xué)學(xué)習(xí)成績(jī)的一次綜合考查。同時(shí)，這也可作為我們邁入社會(huì)的第一步，是決定我們能否在社會(huì)生活中一展身手的一次預(yù)演。驀然回首，從入學(xué)至今在各位恩師的諄諄教導(dǎo)下，我學(xué)習(xí)了機(jī)械工程材料、機(jī)械設(shè)計(jì)、機(jī)械制造等大量的專業(yè)知識(shí)，同時(shí)也了解了一些相關(guān)學(xué)科的基本情況，可以說(shuō)為此次畢業(yè)設(shè)計(jì)打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。然后單純的理論的知識(shí)的學(xué)習(xí)并不代表我們就真正掌握了所學(xué)的內(nèi)容。只有學(xué)以致用，將課本上的內(nèi)容轉(zhuǎn)化為實(shí)際生產(chǎn)力。造福社會(huì)。才證明我們真正做到了知識(shí)的融會(huì)貫通。切實(shí)達(dá)到了學(xué)習(xí)的最終目的。我們這次設(shè)計(jì)的題目是微位移式機(jī)械工作臺(tái)，之所以提出這個(gè)課題，隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展,在許多技術(shù)領(lǐng)域中,如航天,半導(dǎo)體制造,精密機(jī)械,儀器儀表以及生物工程等將對(duì)加工精度提出更多和更高的要求,毫微米級(jí),甚至分子原子級(jí)加工都己提到日程上微位移技術(shù)正是這些超精密加和精密機(jī)械的基礎(chǔ)。微動(dòng)位移技術(shù)是實(shí)現(xiàn)組合結(jié)構(gòu)的微機(jī)械精密工作臺(tái)結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵技術(shù)之一，精密工作臺(tái)系統(tǒng)則是微裝配系統(tǒng)的一個(gè)重要組成部分。精密微位移工作臺(tái)是高精度精密儀器的核心，它的精度的優(yōu)劣直接影響整機(jī)的精度。當(dāng)今精密儀器中的精密工作臺(tái)正向著高速度和高精度方向發(fā)展。目前，精密位移工作臺(tái)的運(yùn)動(dòng)速度一般在20-50mm/s，最高的可達(dá)到100mm以上，其精度要求0.1um以下。由于高速度帶來(lái)的慣性很大，一般運(yùn)動(dòng)精度要求比較低，為解決高速度和高精度的矛盾，通常采用粗精相結(jié)合的兩個(gè)工作臺(tái)，如圖1圖一河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文4在本次設(shè)計(jì)中我們主要設(shè)計(jì)精密微動(dòng)微動(dòng)工作臺(tái)部，精密微動(dòng)工作臺(tái)部分包括微位移機(jī)構(gòu),檢測(cè)裝置和控制系統(tǒng)三部分.微位移機(jī)構(gòu)(微動(dòng)工作臺(tái))是指行程小(一般小于毫米級(jí)),靈敏度和精度高(亞微米,納米級(jí))的機(jī)構(gòu).微位移系統(tǒng)在精密儀器中主要用于提高整機(jī)的精度隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,精密儀器的精度越來(lái)越高,微位移技術(shù)應(yīng)用就越來(lái)越廣.根據(jù)目前的應(yīng)用范圍,大致可分為三個(gè)方面:精密補(bǔ)償,微進(jìn)給和微調(diào).在微位移技術(shù)中,行程和分辨率是一對(duì)主要矛盾.為解決大行程(毫米級(jí))和中等分辨率(亞微米級(jí))的矛盾,采用柔性框架式的爬行器象3I一樣沿矩形導(dǎo)軌爬行,驅(qū)動(dòng)精密微動(dòng)工作臺(tái)實(shí)現(xiàn)大行程的精密定位.工作臺(tái)的工作行程由爬行器的導(dǎo)軌長(zhǎng)度決定,爬行器的導(dǎo)軌長(zhǎng)度越長(zhǎng),工作臺(tái)的行程就越大.精密微動(dòng)工作臺(tái)采用微機(jī)控制電致伸縮微位移,在平面內(nèi)實(shí)現(xiàn)兩個(gè)方向的精密定位.古人云：“溫故而知新”，所言非虛。在本次畢設(shè)過(guò)程中，通過(guò)對(duì)課本知道是的重新回顧，我又掌握了許多以前所沒(méi)有注意到的細(xì)節(jié)內(nèi)容?？梢哉f(shuō)是學(xué)習(xí)知識(shí)和實(shí)際設(shè)計(jì)相互共進(jìn)，相得益彰。當(dāng)然做為自己的第一次大型設(shè)計(jì)，經(jīng)驗(yàn)和水平都是極大的制約因素，所以在