機械式精密二維微位移工作臺設(shè)計說明書.doc

河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計論文1摘要本次設(shè)計主要完成機械式微位移式工作臺的設(shè)計，本文主要介紹了機械式精密二維微位移工作臺。機械精密工作臺可廣泛應(yīng)用在三維表面形貌的測量與評定、精密及超精密加工和半導(dǎo)體光刻等領(lǐng)域中。本文介紹了目前國內(nèi)外多種典型的微動超精密工作臺所采用的設(shè)計方案、材料、導(dǎo)軌、驅(qū)動方式。敘述了今后工作臺的發(fā)展現(xiàn)狀趨勢，并分析了所設(shè)計工作臺的優(yōu)勢。證明傳統(tǒng)機械微動工作臺依然廣泛的用處和很大的市場，是比較理想的方案，也是精密超精密加工很好的補充。并詳細分析了傳統(tǒng)機械式微位移工作臺的組合模塊，組成結(jié)構(gòu)，以及設(shè)計加工方法，與傳統(tǒng)的二維及三維工作臺相比，機械微動工作臺有高精度和大量程，體積小，重量輕等優(yōu)點，它采用粗精結(jié)合的定位機構(gòu)和自帶計量系統(tǒng)的閉環(huán)控制系統(tǒng)能實現(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軸三個方向的精密移動機構(gòu)組裝成三維精密移動工作臺。最后，針對本設(shè)計中不夠完美的地方的改進想法，以及對本次畢業(yè)設(shè)計的總結(jié)和對我國超精密發(fā)展方向進行了展望。關(guān)鍵詞；、微位移機械工作臺、精密加工。河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計論文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)計無疑是對自己大學(xué)學(xué)習(xí)成績的一次綜合考查。同時，這也可作為我們邁入社會的第一步，是決定我們能否在社會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)了機械工程材料、機械設(shè)計、機械制造等大量的專業(yè)知識，同時也了解了一些相關(guān)學(xué)科的基本情況，可以說為此次畢業(yè)設(shè)計打下了堅實的基礎(chǔ)。然后單純的理論的知識的學(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)化為實際生產(chǎn)力。造福社會。才證明我們真正做到了知識的融會貫通。切實達到了學(xué)習(xí)的最終目的。我們這次設(shè)計的題目是微位移式機械工作臺，之所以提出這個課題，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,精密機械,儀器儀表以及生物工程等將對加工精度提出更多和更高的要求,毫微米級,甚至分子原子級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械的基礎(chǔ)。微動位移技術(shù)是實現(xiàn)組合結(jié)構(gòu)的微機械精密工作臺結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵技術(shù)之一，精密工作臺系統(tǒng)則是微裝配系統(tǒng)的一個重要組成部分。精密微位移工作臺是高精度精密儀器的核心，它的精度的優(yōu)劣直接影響整機的精度。當(dāng)今精密儀器中的精密工作臺正向著高速度和高精度方向發(fā)展。目前，精密位移工作臺的運動速度一般在20-50mm/s，最高的可達到100mm以上，其精度要求0.1um以下。由于高速度帶來的慣性很大，一般運動精度要求比較低，為解決高速度和高精度的矛盾，通常采用粗精相結(jié)合的兩個工作臺，如圖1圖一河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計論文4在本次設(shè)計中我們主要設(shè)計精密微動微動工作臺部，精密微動工作臺部分包括微位移機構(gòu),檢測裝置和控制系統(tǒng)三部分.微位移機構(gòu)(微動工作臺)是指行程小(一般小于毫米級),靈敏度和精度高(亞微米,納米級)的機構(gòu).微位移系統(tǒng)在精密儀器中主要用于提高整機的精度隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,精密儀器的精度越來越高,微位移技術(shù)應(yīng)用就越來越廣.根據(jù)目前的應(yīng)用范圍,大致可分為三個方面:精密補償,微進給和微調(diào).在微位移技術(shù)中,行程和分辨率是一對主要矛盾.為解決大行程(毫米級)和中等分辨率(亞微米級)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)動精密微動工作臺實現(xiàn)大行程的精密定位.工作臺的工作行程由爬行器的導(dǎo)軌長度決定,爬行器的導(dǎo)軌長度越長,工作臺的行程就越大.精密微動工作臺采用微機控制電致伸縮微位移,在平面內(nèi)實現(xiàn)兩個方向的精密定位.古人云：“溫故而知新”，所言非虛。在本次畢設(shè)過程中，通過對課本知道是的重新回顧，我又掌握了許多以前所沒有注意到的細節(jié)內(nèi)容?？梢哉f是學(xué)習(xí)知識和實際設(shè)計相互共進，相得益彰。當(dāng)然做為自己的第一次大型設(shè)計，經(jīng)驗和水平都是極大的制約因素，所以在