精密工作台控制系统设计
四维微调工作台机械结构设计任务书
毕业设计任务书学生姓名杨磊院系机电工程学院专业、班级机械08-3班指导教师姓名陈佳莹职称教授从事专业机械电子工程是否外聘□是□否题目名称四维微调工作台机械结构设计一、设计目的、意义1.设计意义由于四维微调工作台的运用非常的广泛，结构设计方案也多种多样，所以对四维微调工作台的研究设计将会高精密定位技术的发展，促使我们的技术能早日的赶上国外的发展水平。
本课题是四维微调工作台的结构设计，对四维微调工作台的总体结构设计以及各个零部件的具体结构设计，达到满意的设计技术要求。
当前由于四维微调工作台体积小、操作灵活方便、适应性强而被广泛的运用在社会的各个领域，所以四维微调工作台的结构设计可以极大的促进高精度精密定位技术的发展，使高精度精密定位技术更有效在社会的各个领域得以运用，促进社会的发展和进步。
2. 设计目的1）理解四维微调工作台的工作原理，组成结构以及工作流程2）完成一组四维微调工作台机械结构设计，通过本次设计，使学生理解并掌握一般航天机械的结构设计方法和设计过程掌握对航天机械关键零部件的尺寸计算和强度校核方法二、设计内容、技术要求（研究方法）1.设计内容阐述课题背景，对国内外相关研究现状进行总结和分析；根据主要技术指标，在分析国内外研究现状基础上制定总体设计方案，并阐明方案制定依据；完成四维微调工作台运动设计、零部件的具体结构设计；对所设计的结构进行精度和刚度校核。
得出设计结论2.技术要求四维微调工作台的结构设计合理完整，计算准确，按时完成全部设计内容，相关校验结果达到满意的设计技术指标。
三、设计完成后应提交的成果（一）计算说明部分1.设计说明书字数要求在1.5万字以上（设计说明书一式一份）。
（二）图纸部分1.零号装配图图纸1张；2.零件图图纸合计2张；四、设计进度安排1、2012.2.27-2012.3.20查阅资料，做好记录完成开题报告2、2012.3.21-2012.4.17确定整体设计方案3、2012.4.18-2012.5.14完善总体设计结构设计，完成装配图4、2012.5.15-2012.6.5 由装配图拆画零件图5、2012.6.6-2012.6.17撰写设计计算说明书，准备答辩五、主要参考资料[1] 徐灏.机械设计手册Ⅰ[S].北京:机械工业出版社，1991.9.[2] 蒋秀珍.机械学基础综合训练图册[M].科学出版社，2002.1.[3] 薛实福，李庆祥.精密仪器设计[M].北京：清华大学出版社，1991.5.[4] 董申，刘海龙.微动工作台的研制及特性研究[J]. 哈尔滨工业大学学报，1998，18（6）：1－4.[5] 巩娟，李玉和.新型三维微动台的设计与实验分析[J].现代制造工程，2005(2):115－117.[6] 张晓峰，林彬.大行程精密工作台的发展方向[J].南京航空航天大学学报,1998,20(3):99-102.[7] 王三民，诸文俊.机械原理与设计：机械工业出版社，2000.12.六、备注指导教师签字：年月日系主任签字：年月日。
超精密工作台洛伦兹电动机优化设计
０引 言
近年来 集成 电路制造 装 备 和超精 密加 工设 备技 术不 断发展 。例 如 ， 目前 用 于制 造 ３ ０ＩＴ 圆 的 ０ Ｉ Ｔ Ｉ晶 Ｉ
主流 步进 扫描光 刻 机生产 率 一般 大于 １ ０片／ ４ 小时 ， 这对驱 动 电机提 出了更 高 的加速度 和 快速 响应 性 能 要求 ｊ 。在 集 成 电路 制 造 装 备 和 超 精 密 加 工 设 备 等领域 中 ， 由粗 动 台 和微 动 台组 成 的 采 用气 浮轴 承
应强 度分 布 。
较 小 的电气 时间常数 以及 轻量化 的结 构 。为满 足超 精 密工作 台激光 干 涉仪 的测 量要 求 ， 要 减小 洛 伦 需
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
使 用 Ｃ Ｍ Ｏ ｈｐ ｙｉ Ｏ Ｓ Ｌ Ｍｕ ｉｈｓ ｓ电磁 场分 析 模 块 对 ｃ
兹 电动机在 工作 过程 中 的发 热功 率 ， 而减 小 对 周 从 围温度 场分 布 的影 响 。
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一
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超 精 密 工 作 台洛 伦 兹 电动 机 优 化 设 计
刘 羽 ， 张 鸣， 朱 煜
（ 清华 大 学 ， 京 １０ ８ ） 北 ０ ０ ４
摘
要： 洛伦兹 电动 机广泛应用于超精密制造装 备中 。为提高 洛伦 兹 电动 机的推力 输 出和快 速响应性 能 ， 降低
很 多学 者对 于洛 伦兹 电动 机 的优化 设计 进行 了
ｌ ａ 合仿 真 的方 法 ， 现 了对一 种用 于 驱动六 自由 ｂ联 实
度超 精密 工 作 台微动 台的洛 伦兹 电动机 尺 寸参 数 的 优化 设计 。实验 表 明 ， 化 后 的 洛伦 兹 电动 机 推 力 优 可 以达到 ２ ． ／ 同时保证 电气 时间常数小于 Ｉｉ 。 超 ６３Ｎ Ａ， ｓ 精 ｎ
超净工作台的国家标准
超净工作台的国家标准
超净工作台是一种用于对空气进行净化处理的设备，广泛应用于医药、生物工程、电子、精密仪器等领域。
超净工作台的国家标准对其设计、制造、安装和使用等方面进行了规范，旨在保障超净工作台的质量和性能，确保其在相关领域的有效应用。
首先，超净工作台的国家标准对其设计和制造提出了具体要求。
根据标准，超
净工作台的设计应符合空气洁净度等级，满足相关领域的要求。
在制造过程中，应选用符合要求的材料，保证设备的稳定性和耐用性。
此外，标准还对超净工作台的外观、尺寸、控制系统等进行了规定，确保设备在使用过程中能够满足工作需求。
其次，国家标准对超净工作台的安装和验收提出了严格要求。
在安装过程中，
应按照相关规范进行操作，确保设备的稳固性和密封性。
验收时，需要对超净工作台的空气洁净度、风速、噪音等指标进行检测，以确保设备达到国家标准的要求。
只有经过严格验收合格的超净工作台才能投入使用，保障工作环境的洁净度和安全性。
此外，国家标准还对超净工作台的使用和维护提出了具体规定。
在使用过程中，操作人员应按照操作手册进行操作，保证设备的正常运行和使用寿命。
定期的维护保养工作也是至关重要的，包括对过滤器、风机、控制系统等的检查和维护，以确保设备的性能和稳定性。
总的来说，超净工作台的国家标准为相关行业提供了重要的依据和指导，对于
保障工作环境的洁净度和安全性具有重要意义。
在实际应用中，企业和单位应严格遵守国家标准，确保超净工作台的质量和性能，为相关领域的发展和进步提供有力支持。
电火花加工机床基本结构
电火花加工机床基本结构电火花加工机床是一种常用的精密加工设备，广泛应用于模具制造、航空航天、汽车制造等领域。
它通过电火花放电的方式，在导电材料上进行高精度的切割和加工。
电火花加工机床的基本结构由以下几个主要部分组成：工作台、主轴、工作液系统、电极以及控制系统。
1. 工作台工作台是电火花加工机床的基础组成部分，通常由一块平面铜板构成。
工作台上有一个可移动的工件夹持装置，用于固定待加工的工件。
工作台通过液压或电机驱动，可以在三个方向上进行精确的移动，以便于实现多轴加工。
2. 主轴主轴是电火花加工机床的核心部件，主要负责驱动电极进行切割。
主轴通常由高速电机驱动，可以在纵向和横向方向上进行移动。
在主轴上安装有电极夹持装置，用于固定电极。
主轴的精度和稳定性对于加工质量和效率具有重要影响。
3. 工作液系统工作液系统是电火花加工机床的重要组成部分，主要用于冷却和清洗加工区域，以及排放电火花放电产生的废料。
工作液通常是脱离液，具有较好的绝缘性能和导电性能。
工作液系统还可以通过对工作液的过滤和循环使用，提高加工的稳定性和效率。
4. 电极电极是电火花加工的关键部件，直接与工件接触并进行放电切割。
电极通常由铜或铜合金制成，具有良好的导电性和导热性。
在电火花加工过程中，电极会受到较大的热和机械应力，因此电极的材料选择和加工工艺十分重要。
5. 控制系统控制系统是电火花加工机床的智能化核心，负责控制加工过程中的各个参数和动作。
控制系统可以通过输入预设的加工参数，实现自动化的加工操作。
同时，控制系统还可以监测电火花放电的状态和工件的加工质量，提供实时反馈和调整。
电火花加工机床的基本结构由工作台、主轴、工作液系统、电极以及控制系统组成。
这些部件相互配合，实现了高精度的电火花加工。
电火花加工机床的结构设计和工艺参数的选择对于加工质量和效率具有重要影响，因此需要在实际应用中进行合理的调整和优化。
随着科技的不断进步，电火花加工机床的结构和性能也在不断改善，为各行业的精密加工提供了更好的解决方案。
数控机床组成工作原理以及特点
数控机床组成、工作原理以及特点姓名：赵凯学号：090203126摘要世界制造业转移，中国正在逐步成为世界加工厂。
美国、德国、韩国等国家已经进入工业化发展的高技术密集时代与微电子时代，钢铁、机械、化工等重工业正逐渐向发展中国家转移。
我国目前经济发展已经过了发展初期，正处于重化工业发展中期。
未来10年将是中国机械行业发展最佳时期。
美国、德国的重化工业发展期延续了18年以上，美国、德国、韩国四国重化工业发展期平均延续了12年，我们估计中国的重化工业发展期将至少延续10年，直到2015年。
因此，在未来10年中，随着中国重化工业进程的推进，中国企业规模、产品技术、质量等都将得到大幅提升，国产机械产品国际竞争力增强，逐步替代进口，并加速出口。
目前，机械行业中部分子行业如船舶、铁路、集装箱及集装箱起重机制造等已经受益于国际间的产业转移，并将持续受益；电站设备、工程机械、床等将受益于产业转移，加快出口进程。
本文主要讨论的是数控机床的组成、分类、发展趋势以及实际应用等。
关键词 : 发展趋势、分类、组成、原理、特点、应用。
The composition of the CNC machine tools, operating principles and characteristics AbstractThe transfer of world manufacturing, China is gradually becoming the world's factory. The United States, Germany, South Korea and other countries have entered the high-tech intensive industrial development era microelectronics era, iron and steel, machinery, chemicals, and other heavy industry is gradually transferred to developing countries. China's economic development has been an early stage of development, is in the middle of a heavy chemical industry development.The next 10 years will be the best period for the development of China's machinery industry. The United States, Germany, heavy chemical industry development period continues for more than 18 years, the four countries of the United States, Germany, South Korea, the heavy chemical industry average development period lasted 12 years, we estimate that the period of development of heavy and chemical industries in China will continue through at least 10 years, until 2015 . Therefore, in the next 10 years, with the process of promoting heavy and chemical industries in China, the Chinese enterprise scale, product technology, quality and so on will be significantly improved, enhanced international competitiveness of the domestic machinery products gradually replace imports and exports accelerated. Currently, the the the central machinery industry molecules industry such as ship, rail, container and container crane manufacturer has benefited from international industrial transfer, and will continue to benefit; power plant equipment, construction machinery, the bed will benefit from the transfer of industries to speed up the export process. This paper mainly discusses the composition of CNC machine tools, development trends, and practical applications.Keywords: trends, classification, composition, characteristics, application.一、数控机床的产生在机械制造工业中并不是所有的产品零件都具有很大的批量，单件与小批量生产的零件（批量在10～100件）约占机械加工总量的80%以上。
基于三维精密位移工作台的显微图像拼接测量系统
８ ０２ ３ ０ ．１ ０２ ３ ．１ ０７ ３ ．４
９ ９ ３ ９． ８ ９ —． ２ ００ ６ １ １ ．９ ０
为进一步验证移动工作 台的大尺 寸样 件的图像测量精 度 ，
对刻 线 间距 为 ｌ ｍ、长 度为 ２ ０ 的一等 标 准 玻璃 线 纹 尺 ｍ ０ ｍｍ
１ｍ ０ ｍ和 ３ ｍｍ两个量级的刻度分别进行 了 １ ０ ０次测量 ，测 量结
将被测物不 同部分进行多场摄像 ， 图像拼接根据多 幅图像 积无缝无特征显微图像拼接测量系统。
间 相 约 关 ， 多 单 图 统 到 个 标 之 ， ２ ０ 系统 的设计 的 互 束 系 把 幅 元 像 一 一 坐 系 下从 量
★来稿 日 ： １ —４ ２ －基金项 目： 自然科学基金项 目（ １０ １ ２ ， 期 ２ １０—５ ｋ ０ 国家 ５０６ ３ ） 湖北省 自 然科学基金项 目（０ ９ Ｄ Ｏ ２２ １Ｃ Ｂ １０ ） ２ ｏ ｃ Ａ ３ ，０ ０ Ｄ ０ ８ １
果， 如表 ３所示 。 表 ３ 移 动 工作 台测 量 大 尺寸 结 果 （ 单位 ： ） ｕｍ
若水平工作台的 ｘｙ ． 向分别与 Ｃ Ｄ的相应方 向平行 ， Ｃ 则拼
接 比较容易 。 实际上 ， 水平工作台的 向和 Ｙ向与 Ｃ Ｄ的 向和 Ｃ ｙ向存在着一定 的角度 和 ， 如图 ４所示 。假设工作 台要从 ０ 点移动到 Ｐ点 ， 则可通过 Ｐ点作 ０ ＂的平行线交 Ｄ １ Ｐ 点 ， ｔ ２ 尸 于 ｌ 从
ｌｔ ｗ ｍａｒ ｓｍａ ｌｌｎｔ ｇｓｅｅ Ｄ ｎ ｌｅｗｋｂｓ ｔｌ ｅ ｆ ｓ ｎ ｅｕ ｇｙｅ ｄａｕ ｉ ｅｎｅｂｗ ｎ Ｃ ｄｅｌｏｔｌ ｉ ｓ ｉ ｄ。｛ ｉｏ ｓｉ ｓｔ ｎ ｃｃａ ｇｈａｌ ｔｅＣ ａ ｖ ｒａｅ ｓ ａ ｓ ｎ ｔ ｅｂ ｈ
XD-40A
XD40A数控铣床售前技术资料第二部分XD-40A立式加工中心简介一、XD-40A主体构成二、XD-40A主要性能和特点XD-40A立式数控铣床是大连机床集团公司引进国际先进技术，自行研制开发生产的新一代数控机床，该机床独特的高速直线滚动导轨副（X、Y、Z轴）设计，该机床广泛应用于军工、航天、汽车、模具、机械制造等行业的箱体零件、壳体零件、盘形零件的加工。
机床配有自动润滑系统、冷却系统、手动喷枪及便携式手动操作装置（MPG），采用半封闭式防护罩。
1、机床底座、立柱、主轴箱体、十字滑台、工作台等基础件全部采用高强度铸造成型技术，内部金相组织稳定，确保基础件的高稳定性。
铸件结构经过机床动力学分析和有限元分析，使其几何结构更加合理，与加强筋的恰当搭配，保证了基础件的高刚性。
宽实的机床底座，箱形腔立柱、加宽加长的床鞍、负荷全支撑的设计，结构符合材料力学的先进设计理念，可确保加工时的重负载能力。
2、高速、高精密主轴：(1)主轴电机通过高扭力齿形皮带传动，不打滑，并可大幅减低传动噪音及热量产生。
(2)主轴采用精密级斜角滚珠轴承和滚柱轴承，高速高精密，标准转速可达8000r/min。
(3)高性能油脂润滑主轴轴承，经济的主轴头冷却系统，有效地控制主轴高速温升。
(4)主轴利用IRD动态平衡较正设备，直接校正主轴动态平衡，使主轴在高速运转时，避免产生共振现象，确保最佳的加工精度。
3、X、Y、Z轴进给均采用直线滚动导轨支撑，配之高精度滚珠丝杠副，滚珠丝杠经预拉伸后，大大增加了传动刚度并消除了快速运动时产生的热变形影响，因而确保了机床的定位精度和重复定位精度。
主轴箱移动（Z轴）配有中央导引设计的平衡锤装置(仅限于FANUC-0i-mate、大连数控、华中数控系统、MITSUBISHI-E68系统和GSK983M系统)，即使在高速移动时，配重也不产生晃动。
配重与主轴箱重量比例精确可获得最佳的加工特性。
且使Z轴驱动电机具有良好的负载特性。
精密微动工作台二维微位移机构的设计研究
ｉ ａｔ ｆｃ ｉ ｎｄ Ｓ ｎ．． ｏｎ ａ Ｏ ｏ
Ｋｅ ｒ ｓ：ｍ ｉｒ — ｄ ｓ ｌｃ ｙ ｗｏ ｄ ｃｏ ｉｐ ａ ｅｍｅ ｓ ｎｔ ｗｏｒ ｔ ｂ ｅ ； ｉｖ ｎｇ ｗｉｈ ｅｅ ｔｏｓｒｃｉ ｅ ｃ ｒ ｍ ｉｓ ｆｅ ｉ ｌ ｍｅ ｋ ａ ｌ ｄｒ ｉ ｔ ｌ ｒ ｔｉ ｔｖ ｅ ａ ｃ ； ｘ ｂｅ ｇｅ ｌ ｃ ｌ
分 析 了 为 消 除 机 构 间 隙 和 工 作 台爬 行 ， 高 定 位 精 度 和 响 应 速 度 所 采 取 的 技 术 措 施 ： 致 伸 缩 陶 瓷 驱 提 电
动、 柔性 铰 链 与杠 杆 放 大 一体 化 结 构 等 。
关 键 词 ： 动 工 作 台 ； 性 铰 链 ； 致 伸 缩 陶 瓷 微 柔 电
ｐｒ ｖ ｒ ａｂｅ ｏ ｉｎｔ ｔｏｎ ｐｒ ｉｉｎ ａｎ ｅ ｐ ｎｓ ｏ ｅ ｗｏ ｋｔ ｌ ｒｅ ａ ｉ ｅ ｓｏ ｄ ｒ ｓ ｏ ｅ． Ｔｈ ｙ ａ ｅ ｆｅ ｉ ｌ ｅｍｅ ，ｄｒｖｎｇ ｗｉｈ ｅ ｅ ｔｏｓｒｃｔｖ ｅ ａｍｉｓ，ｌｖ ｒ ｍａ ｉ ｃ ｅ ｒ ｘ ｂｅ ｇ ｌ ｌ ｉ ｉ ｔ ｌ ｒ ｔｉ ｉ ｅｃ ｒ ｃ ｃ ｅ ｅ ｇｎ —
滚 珠 丝 杆 驱 动 、 动 导 轨 支 承 。 要 实 现 亚 微 米 级 的 定 滚
作为 驱 动器 ， 图 １ 如 所 示 。其机 构 原 理 如
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精密工作台控制系统设计
姓 名：
学 号：
专 业：
学 院：
精密工作台控制系统设计
一、 实验目的及实验内容
掌握精密仪器控制系统的设计方法，利用单片机软、硬件系统通过三相或四
相步进电动机实现精密工作台位移、速度（满足电机的加、减速特性）、方向、
定位的控制。
二、
实验设备
精密工作台(丝杠螺母副导程4mm)、步进电动机(57BYGH210)、单片机开发
系统、电机驱动电路、显示控制电路等。
步进电机57BYGH210的参数如下所示：
三、 实验要求
系统为开环伺服系统，执行元件为步进电动机，传动机构为丝杠螺母副。工
作台脉冲当量：δ=0.01 mm /脉冲；最大运动速度=1.2m/min；定位精度=±0.01
mm；空载启动时间=25ms。
四、 实验原理
（1）主要元器件介绍
单片机：MSP430F149 MSP430是德州公司新开发的一类具有16位总
线的带FLASH 的单片机,由于其性价比和集成度高,它采用16位的总线,外设和
内存统一编址,寻址范围可达64K,还可以外扩展存储器.具有统一的中断管理,具
有丰富的片上外围模块,片内有精密硬件乘法器、两个16位定时器、一个14路
的12位的模数转换器、一个看门狗、6路P口、两路USART通信端口、一个比
较器、一个DCO内部振荡器和两个外部时钟,支持8M 的时钟.由于为FLASH型,
则可以在线对单片机进行调试和下载,且JTAG口直接和FET(FLASH
EMULATION TOOL)的相连,不须另外的仿真工具,方便实用,而且,可以在超低功
耗模式下工作,对环境和人体的辐射小,测量结果为100mw左右的功耗(电流为
14mA左右),可靠性能好,加强电干扰运行不受影响，适应工业级的运行环境,适合
与做手柄之类的自动控制的设备.我们相信MSP430单片机将会在工程技术应用
中得以广泛应用,而且,它是通向DSP系列的桥梁,随着自动控制的高速化和低功
耗化 ,
液晶屏：LCD1602 5V供电，对比度可调，有80字节显示数据存储器
DDRAM，可显示26个英文字母和10个阿拉伯数字。
驱动芯片：L298是一种双全桥步进电机专用驱动芯片，内部包含四信道
逻辑驱动电路，是一种二相和四相步进电机驱动内含两个H-桥的高电压，大电
型号 相数 电压 电流 电阻 电感 静转矩 定位转矩 重量
单位 V A Ω mH N.m Kg.cm Kg
57BYGH210 4 4.8 1.5 3.2 4 0.8 0.7 0.65
流双全桥式驱动器，接收标准TTL逻辑信号，可驱动46V，2A以下的步进电机。
四个输入端可控制电机的正反转，四个输出端直接和步进电机相连，ENABLE
控制电机的停转。
光耦隔离芯片：TLP521-4是可控制的光耦合器件，光电耦合器件广泛运用
在电脑终端机，可控硅系统设置，测量仪器、影印机、自动售票、家用电器，比
如电风扇、加热器等。电路之间的信号输出，使之前端与负载完全隔离，目的在
于安全性，减小电压的干扰，减化电路的设计。
（2）电路设计框图如下：
（3）原理分析：
通过对MSP430F149单片机编程，实现按键控制和LCD1602液晶显示。由
于MSP430F149的I/O的电压是3.3V，不符合L298驱动芯片的输入电压要求，
固通过光耦隔离芯片TLP521-4，将I/0的3.3V电压提升至5V，然后接进L298
来控制电机的加减速和正反转以及精确定位等目的。
五、 电路原理图
（1）MCU（MSP430F149）电路图如下：
MSP430
按键
控制
液晶显示
电机驱动 步进电机
（2）按键控制电路：
（3）液晶显示电路：
（4）电机驱动电路
总电路图如下所示：
六、 软件流程图：
开始
关闭看门狗
初始化系统时钟
初始化LCD1602
初始化按键扫描
初始化定时器A
开总中断
按键扫描
有键按下？
处理相应的按键
并进行LCD显示
Y
N
七、 思考题：
（1）精密仪器控制系统设计的关键是什么？
答：关键是驱动电路的设计和软件的编程。
（2）若精密工作台的脉冲当量δ=0.001 mm /脉冲，该系统应增加什么机构满足要求？
答：可以从机械和软件两方面调节，机械方面：可以添加可以加齿轮传动装置，工作台
一边使用小齿轮，电路这边使用大齿轮，也可以使用螺杆，螺母等一些传动装置。软件
方面：可以将原来的一个脉冲分成十份，可以通过D/A转换实现。