开题报告-两坐标移动运动平台的设计及其滚珠丝杠副的CAPP.doc

两坐标移动运动平台的设计及其滚珠丝杠副的CAPP 开题报告 班级：机械1006班 学号：2010010175 姓名：聂荣 指导教师： 王科社 综述 随着虚拟现实技术发展,多自由度运动平台越来越多地应用于各种运动仿真系统中,并且从军事领域逐渐浸透到民用娱乐领域。常用多自由度运动平台分为并联机构和串联机构,并联机构以其结构简单、刚度大、承载能力和运行精度高等特点,受到了众多研究人员的青睐,广泛应用于虚拟仿真系统中,而对串联机构的研究则较少。 滚珠丝杠副是将回转运动转化为直线运动,或将直线运动转化为回转运动的最合理的产品。 滚珠丝杆副是在丝杠与螺母间以钢球为滚动体的螺旋传动元件。它可将旋转运动转变为直线运动，或者将直线运动转变为旋转运动。因此滚珠丝杠副既是传动原件，也是直线运动与旋转运动相互转化元件。 在滚珠丝杠副的设计、制造过程中需进行大量的计算、绘图,若由人工完成,效率低,设计周期长。为了缩短设计、制造周期,提高产品质量,以满足市场的需求,应从实用的角度出发,研制滚珠丝杠副的CAD/CAPP集成系统。 一、滚珠丝杠副的分类及典型工艺设计首先对现生产的各种滚珠丝杠副进行工艺分析,影响其加工的主要因素有丝杠副的类别(主要按结构形式划分)、精度及热处理。其主要组成件—滚珠丝杠和螺母的材料均为GCr15,这为加工工艺典型化提供了很大方便。1.螺母的加工工艺螺母按其结构形式分为五大类:浮动垫片式螺母(FD)、浮动齿差式螺母(Feh)、固定垫片式螺母(GD)、插管垫片式螺母(CDM)及插管变位式螺母(CBT)。每一种结构形式的螺母有一种加工工艺,而螺母的尺寸大小对加工工艺没有多大的影响,只要精度、热处理及材料均相同,同类螺母便具有相同的加工工艺,这样就可以根据结构形式划分为五种加工工艺。2.滚珠丝杠的加工工艺滚珠丝杠都是由一些具有典型特征段(几何形体)组成。不同的滚珠丝杠只是典型特征的组合次序、规格尺寸及所包含的典型特征段数不同,这样就使建立滚珠丝杠的几何模型和处理滚珠丝杠的几何特征信息及工艺特征信息,更加清晰和明了。为进一步分析滚珠丝杠的典型工艺,现对滚珠丝杠的不同结构要素进行划分,将它的所有形状特征划分为三类:主特征、表面特征和端部特征。主特征有:圆柱、螺纹、滚道、端部带有圆弧的圆柱、锥体及花键等;表面特征有:键、四方体、孔、单圆弧及双圆弧等;端部特征有:倒角及退刀槽等。以主特征为依据,建立特征几何模型(以几何形体为依据),将表面特征作为辅助特征附加到特征模型上,从而建立圆柱、螺纹、滚道带圆弧的圆柱、锥体、花键等六大特征几何模型网络(见图1)。六大特征几何模型的建立,为滚珠丝杠的典型工艺分析带来很大方便。综合六大特征几何模型对应的一4一图1零件加工工艺,考虑本厂生产实际情况及细长轴类(滚珠丝杠属细长轴)加工经验,重点对滚珠丝杠的工序余量、弯曲校直等作进一步工艺改进,使其加工工艺更加完善。3.滚珠丝杠副的典型加工工艺制订为使本系统更面向生产实际,更有利于CAD,CAPP的集成,以滚珠丝杠六大特征几何模型和螺母的结构形式为基础,建立了滚珠丝杠副的综合样件。这种综合样件集中了所有零件的结构要素,它可以是实际零件,也可以是假想零件。根据综合样件制订的典型工艺包容了六大特征几何模型对应零件的加工工艺,同时综合样件合成不仅根据现行常见丝杠副情况,也考虑了新产品开发对其它丝杠副(如转向器滚珠丝杠副,大导程滚珠丝杠副,微型滚珠丝杠副)的需求,以增加系统的灵活性及适应性。综合滚珠丝杠副的结构形式和工艺特点,可合成5个综合样件:浮动垫片的,浮动齿差式的,固定垫片式的,插管垫片式的及插管变位式的滚珠丝杠副。为保证制订的典型工艺最优,对滚珠丝杠副工序术语进行了规范化,对工序内容进行了标准化,并组织经验丰富的工艺人员对滚珠丝杠副的各个典型工艺进行优化。 研究内容 　　CAPP（Computer Aided Process Planning）是指借助于计算机软硬件技术和支撑环境，利用计算机进行数值计算、逻辑判断和推理等的功能来制定零件机械加工工艺过程。借助于CAPP系统，可以解决手工工艺设计效率低、一致性差、质量不稳定、不易达到优化等问题。本课题的主要工作是作滚珠丝杠的CAPP。同时完成用滚珠丝杠副驱动的两坐标移动运动平台的设计。 　　设计内容包括： 　　（1）两坐标移动运动平台的机械结构设计； 　　（2）两坐标移动运动平台的的运动与动力学分析计算； 　　（3）关键零部件的工作能力计算； 　　（4）高性能滚珠丝杠副的CAPP。 通过毕业设计，设计出的可以两个坐标运动的工作平台；并开发高性能滚珠丝杠副的