超精密光学磨床减小热误差的结构优化

作     者：焦瑶 孙立剑 洪海波 殷跃红 JIAO Yao;SUN Lijian;HONG Haibo;YIN Yuehong

作者机构：上海交通大学机械系统与振动国家重点实验室上海200240 上海交通大学机器人研究所上海200240 

基　　金：国家重点基础研究发展计划资助项目(973计划 2011CB013203) 

出 版 物：《机械工程学报》 (Journal of Mechanical Engineering)

年 卷 期：2015年第51卷第1期

页      码：167-175页

摘      要：热变形是影响超精密机床精度的关键因素之一,而热导率是分析机床热变形准确度的决定性因素。为了保证机床温度场分布分析的准确性,提高机床的精度,提出一种基于热力学理论的热导率分析模型以及结合有限元分析的机床结构优化方法。建立自由电子气模型以及Debye模型,分别计算出自主设计的超精密光学磨床所采用的几种材料的热导率,提高热导率的准确性;进而利用有限元软件ANSYS分析机床主轴、溜板箱和床身的温度场分布;研究分析不同机床结构下主轴和机床整体的温升规律,提出基于热力学分析结果的一系列超精密光学磨床结构优化方法,针对误差敏感方向,采取对电动机与溜板箱的连接件以及电动机和主轴的接触件进行优化设计,减小热源与主轴、箱体之间的接触面积等方法,使机床热变形减小,提高了机床的精度。

主 题 词：热导率 超精密光学磨床 温度场分布 结构优化 

学科分类：08[工学] 080401[080401] 0804[工学-材料学] 0802[工学-机械学] 0701[理学-数学类] 0801[工学-力学类] 0812[工学-测绘类] 

核心收录：

D　O　I：10.3901/JME.2015.01.167

馆 藏 号：203118175...