【文章內容簡介】 19 圖 512 受力分布示意圖 圖 513 變形量分布示意圖 由分析的 結果可知，方案二在受瞬間推力時的最大應力為 +006N/m2，最大變形量為 ，主要出現在平臺中部與電機相連處，遠小于要求的變形量 ，滿足實際要求。 分析結果對比和選擇 20 根據分析結果對比顯示，方案二平臺在受吸力時的變形量比方案一減少了 ，高達 40%。變形量減小，最大應力變大。由此可知，方案二平臺在機床工作時加工精度更高，因此選擇方案二為最終結構形式。 本章小結 通過對運動平臺的結構重新設計，提出兩種方案并分析，最終確定 最優(yōu)的設計方案。優(yōu)化設計后的 Y向運動平臺，在受力時的最大形變量為 ，小于設計期望 ，達到了優(yōu)化設計的預期目的。 6 電機選型 電機工作要求 21 首先是對運動平臺的質量進行計算，在 Solidworks中使用“質量評估”來計算零件的質量，結果如圖 61所示。 圖 61 零件質量 由結果可知，零件的質量為 253KG。 電機型號選擇 22 根據金大立公司的資料顯示，公司長期以來使用的都是 HIWIN 品牌的直線電機。因此根據經驗，在本次設計中使用該 品牌的電機 LMF63L。 由于 Y 向運動平臺在工作時有一定的速度和加速度要求，所以安全系數取為 2。即：Fc2F。電機持續(xù)推力 F，由 HIWIN手冊得： Fc=5224 N(WC)，電機受到的 F=mg=253 10=2530 N，可知 Fc=5224 N2F=5060 N 且相差不大，即所選型號符合要求。 LMF63L 直線電機相關參數如表 61所示。 表 61 LMF63L 電機參數 7 運動平臺裝配及運動仿真 Y向部件裝配 23 將本次設計完成的 Y 向部件與其他采購部件進行裝配，要求各尺寸能夠正常 裝配并且無干涉現象。裝配示意圖如圖 71所示。 71 Y向部件裝配示意圖 由于運動平臺的體積較大，且 Y 向運動僅由一臺直線電機帶動，所以在工作過程中不可避免的會出現“爬行”現象，會造成的平臺左右位移不一致，如圖 72 所示，這種現象給機床的加工精度帶來非常大的影響。 對裝配體進行形位公差分析，主要是基于以下幾個方面的原因：一方面是是由于工作臺的長度較長 (3480mm)，導致 Y 方向（工作臺運動的前后）精度必然有明顯的差異，可能導致被加工 PCB 板的加工精度不高；另一 方面是因為工作臺在裝配時產生的形位公差也會導致工作臺的變形。 為了解決在工作過程中出現的“爬行”現象，在安裝承載運動平臺的導軌時就要保證導軌之間的平行度要求。我的解決方案是以中間靠近電機的一根導軌為基準，其余三根導軌與基準保證 的平行度，這樣可大幅度降低由于運動平臺的“爬行”現象而對加工精度產生較大的影響。 24 圖 72 運動平臺左右位移不平衡示意圖 運動過程仿真 Y 向部件的運動過程就是直線電機帶動運動平臺做前后運動的過程，即計算機通過編程來控制系統(tǒng)，帶動直線電機前后運動，使工作臺以及 工作臺上的被加工 PCB板能夠迅速、有效地到達被加工 PCB 板應到達的 Y 向坐標。在到達指定位置后停留一段時間，直到鉆刀完成該點的加工后，鉆刀上升到指定位置，通過傳感器，系統(tǒng)再次帶動直線電機運動，到達下一個加工位置，這就是 Y向部件的工作過程。 在三維裝配體完成后，為了能更直觀的觀察該部件的運動過程，可以使用 Solidworks中的“ Animator”動畫插件來制造運動平臺工作過程的仿真動畫。根據裝配體在工作時運動的先后順序，對虛擬裝配體添加約束、限制自由度、設置零件移動數值、限制運動范圍、增加直線馬達等命 令使其運動，拖動運動零件在動畫上的時間軸， 改變運動先后順序， 最終實現所有零部件相互協(xié)調無干涉的運動 [4]。 Y向部件運動仿真動畫如圖 73所示。 25 圖 73 Y向部件運動仿真動畫 在完成動畫后，可觀看運動平臺的仿真運動效果來檢查該設計是否有較大欠缺。如果運動中觀察到零件間存在干涉，則說明本次設計有欠缺，可以回到靜態(tài)裝配體視圖中，重新修改 Y向部件的裝配，再次檢查后準確無誤，即可保存此次設計。 本章小結 通過對整體的裝配以及運動仿真，能夠得知裝配體是否可以正常工作運行。對不符合要求的零 部件進行修改、優(yōu)化，最終得到滿足需求的產品。本章節(jié)利用 Solidworks軟件中的多種插件，表達了此次優(yōu)化設計的過程和結果，提高了設計效率和可靠性。 8 機床整體效果及工程圖 26 機床整體效果 本次對 PCB 六軸全直線電機數控鉆床的優(yōu)化設計是針對 Y 向部件的設計，在完成 Y 向的優(yōu)化設計后，再與同小組其他同學的 XZ 向部件設計、機床外觀整體設計合作，將機床整體裝配起來，檢查各部件是否達到要求。機床裝配后的整體效果如圖 81所示。 圖 81 機床整體效果圖 Solidworks 轉換工 程圖紙 當所有的設計都完成后，產品的三維模型就已經成型，滿足了加工制造前的各項要求，并且符合 PCB 數控鉆床工作的標準，下面工作則是要將三維模型轉化為符合國家標準的二維視圖，使工程師或加工工人能更清楚的理解零部件的設計理念，只有這樣才能制造出符合標準的產品。 我選擇的是使用 Solidworks 作為出工程圖的平臺，直接將三維模型轉化為二維工程圖。使用 Solidworks 轉換二維圖的步驟是：點擊 SolidWorks 菜單欄中的“新建”，會出現“ 2D工程制圖”的選項，點擊后會直接出現工程圖圖紙，然后將零件常用的各個 視圖圖直接拖到圖紙中，根據零件的大小，也可以修改零件與圖紙間的比例，使得零件的部分細節(jié)方便加工人員觀看， 以防止零件圖較小而造成零件的某些特殊要求無法得到表達。為了表達得更加清楚，在 SolidWorks 軟件的工程圖中還可以依據不同的要求，顯示出透視圖， 27 剖視圖，局部視圖等其他視圖 [4]。在基本視圖完成后，可以利用 SolidWorks 軟件中的相關命令，依據國家的工程制圖標準，完成對零部件的標注，并且可以完成各種細節(jié)標注的方式。在標注的時候要注意以下方面：根據實際的繪圖規(guī)范標準來繪制零件的工程圖紙， 還要依 據實際的加工工藝選擇合適的基準面或基準軸來標注。對于同一類的零件或者同一范圍內的零部件，要統(tǒng)一使用相似的標注方式。轉化后的運動平臺二維工程視圖如圖 82 和圖 83所示。 圖 82 Y向運動平臺工程圖 28 圖 83 Y 向部件總裝圖 本章小結 本章是對機床整體的裝配以及三維設計完成后二維工程圖出圖的整理。通過對機床整體的裝配分析，來確定本次的設計能夠達到目標要求；其次是出二維工程圖來表達重要的部件裝配和零件的結構尺寸，從而方便理解與加工。 29 結論 隨著時代的發(fā)展，伴隨著人類 對電子設備越來越高的要求，對 PCB 產業(yè)的制造技術也提出了更高的要求。 精度高、速度高、效率高；與之相反，孔徑越來越小、數量越來越多、行程越來越短，這些要求成為了新時代 PCB 數控鉆床發(fā)展所面臨的主要難點。本次畢業(yè)設計是針對 PCB 六軸全直線電機數控鉆床 Y 向進給 部分，對零件的機械結構方面存在的一些問題，利用優(yōu)化設計方法，提出對結構的重新設計、優(yōu)化方案以及可行性分析。主要研究內容如下： （ 1） 對運動平臺的結構進行全方位的分析，通過對受力點的分析，確定變形位置，有針對性的對變形量大的部位進行了強度分析； （ 2） 對運動平臺的機械結構 重新設計，在易產生形變的部位增加了加強筋，在受力小的部位減輕了質量，使整個平臺既達到了剛度和強度的要求，在質量上也有所降低； （ 3） 通過對優(yōu)化前、后進行可行性分析，從驗證的結果來看，受力部位的形變量小于177。，優(yōu)化效果符合要求； 將設計完成后的運動平臺與同小組同學設計的 XZ 軸以及總體外形組合，成為一個整體，進行運動模擬和仿真實驗，通過這些來最終確定運動平臺的可行性和整個機床的可行性。從分析結果來看，運動平臺能夠與其他部件正常組合，且物理性能有了較大的提升，達到了本次設計的預期目的。 總結與體會 30 我在本次畢業(yè)設計中，通過自身的學習和分析，以及在老師和學長學姐的悉心指導下，我完成了 PCB 六軸全直線電機數控鉆床 Y 向部件的優(yōu)化設計。雖然在前幾個學期都進行了課程設計，但是沒有一次能與畢業(yè)設計相比，設計時間長，并且每個人的課題都不同，要求更為嚴格，任務更加繁多、細致，要求更加嚴格，設計要求的獨立性更加高。需要我們充分利用這大學四年來所學知識來理解題目，且考驗了我們對知識實際運用的靈活程度，而在這期間我也通過畢業(yè)設計有了自己的發(fā)現和體會。 首先，在畢業(yè)設計中我們發(fā)現了自己所掌握的知識的不足。比如，在 金大立公司參觀機床制造的時候，許多東西都沒見過，很多機構的組成原理我都無法直接理解，這些都必須在設計過程中通過自己的學習才能慢慢了解。 其次，在使用 Solidworks畫圖分析時也遇到了許多問題，要注重理論與實際的結合。畫圖時要注意零部件的可行性，比如一些零件畫出來后無法裝配，這就是裝配鏈的問題沒有解決；再比如一些零件畫出來后經過分析不能達到要求，這就是在設計的過程中沒有考慮到零件本身的受力情況等。 最后，在設計過程中，我也懂得了團隊合作的重要性，沒有同學的合作、沒有老師和學長學姐的幫助，我不可能僅僅只靠我 一個人來完成這次畢業(yè)設計。從到公司開始畢業(yè)實習開始，我們就互相幫助，做總體的同學給我說明機床整體的結構造型該如何設計，做 XZ向的同學給我說明機床的工作原理以及和我設計的 Y 向進給機構的相互配合。通過大家的齊心協(xié)力，我才能夠在這次設計中完成自己的工作，能夠真正設計出可行的產品。 經過近一個學期畢業(yè)設計的歷練，給我最深刻的感想就是我的設計思想得到了非常大的鍛煉與提升。作為一名機械設計工作者，要想設計出十分優(yōu)秀、且真正可行的產品，就必須熟練運用我們在學校里所學的知識，多留心觀察思考我們身邊的每一個機械產品，只有見得 多了，看得豐富了，才能使我們的設計具有創(chuàng)新性和可行性。 致謝詞 在周利平老師的耐心指導下，本次畢業(yè)設計得以圓滿完成。在這次設計的過程中，要感謝周老師的悉心指導，沒有老師的指導，我不可能在這么短的時間內完成這次畢業(yè)設計。 31 從一開始到工廠的畢業(yè)實習，以及后面的畢業(yè)設計都給了我非常大的幫助，在我們的圖紙有問題的時候，總是不厭其煩地為我們排除錯誤，給予我們正確的教導。 同時也要特別感謝馬飛達工程師以及兩位研究生學長學姐在設計中途的耐心知道，有許多不明白的問題，他們都為我指點迷津，幫助我打開新的思路。在此次畢業(yè)設計即 將完成之際，再次向所有幫助過我的老師、師兄師姐表示最衷心的感謝。 【參考文獻】 [1]王英章，徐宗俊 .《國產印制板數控鉆長的發(fā)展》 [J]機械與電子 . [2]王英章 .《高精高速微孔 PCB數控鉆床關鍵技術的研究與應用》 [J].2022 [3]張云龍 .《基于虛擬樣機及其仿真技術的 pcb 雕刻機的研制 》 [J]機械電子工程 .2022 [4]馬飛達 .《 PCB數控鉆床 XY軸的結構優(yōu)化設計與分析》 [J].2022 32 [5]朱加坤 .《 PCB數控鉆床高速高精度平臺的設計與研究》 [J]哈爾濱工業(yè)大學 .2022 [6]葉修梓，陳超祥 .《 Solidworks零件與裝配體教程》 [M]北京機械工業(yè)出版社 .2022 [7]王冰，王成勇，湯宏群等 .《印制電路板高速數控鉆床的特點及關鍵技術》 [J]工具技術 . [8]王星，宋富民，肖俊君 .《 PCB數控鉆孔機開發(fā)與應用綜述》 [J]制造工藝與設備 . [9]沈美芳，張炳生，陸新林等 .《 XH714立式加工中心人造花崗巖床身研制》 [J]江蘇工學院學報 . [10]汪勇，張玲玲 .《機械制圖》 [M]西南交通大學出版社 . [11]姬虎艷 .《直線電機綜合性能測試系統(tǒng)的研究與開發(fā)》 [D]北京 .北京信息科技大學 .2022 33 您好，為你提供優(yōu)秀的畢業(yè)論文參考資料，請您刪除以下內容， O(∩_∩)O 謝謝！??！A national survey was recently launched to evaluate the eye health of Chinese children June 6, China39。s annual National Day for Eye Care, the China Youth Development ServiceCenter and Zhejiang Medicine, a leading listed Chinese pharmaceutical pany, jointlyannounced the kickoff of the