机械工程测试技术论文-高精密三坐标测量机

高精密三坐标测量机学校：苏州科技学院院别：机械工程学院专业：机械设计制造及其自动化班级：姓名：学号：目录1绪论31.1来源31.2现实意义31.3精密测量的研究现状31.4精密测量的关键技术32.1总体布局32.2床身材料选用32.3导轨的设计32.4进给传动方式的选择42.5测量仪整体结构设计42.6测量仪的工作原理43测量仪的主要零部件的设计43.1移动桥的设计43.2溜板的设计44.参考文献51.1来源对三坐标测量仪的研究现状和精密测量的关键技术做了总结，对所设计的测量仪的总体布局、床身的选材、导轨的设计、进给方式的选择做了介绍，选用燕尾型气体静压导轨，同步齿形带和钢带传动，摩擦杆进行驱动。对移动桥和溜板进行了简单的ANSYS分析，计算了移动桥受力时最大的变形量和直线度；选用伺服电机作为动力源，并对其进行了简单的功率计算，分析了测量仪的工作环境对其精度的影响和它的应用环境；定位采用开式光栅尺，对光栅尺的选型做了比较。最后针对测量仪整机进行精度分析，查找误差源和精度的综合分析。1.2现实意义本课题研制的超精密三坐标测量仪具有重要意义：一方面将促进超精密光学、机械制造技术快速发展，填补我国相应领域的技术空白；另一方面将提高我国产品质量和市场竞争力以及我国测量仪器的性价比水平。1.3精密测量的研究现状精密测量技术和装置是先进制造主要支撑技术之一，体现国家工业与科技水平。国民经济和先进制造的不断发展对精密测量提出了新的要求，因此，提高精密测量水平，对提升我国先进制造能力，促进国民经济发展具有重要意义。随着近20年科学技术的迅速发展,对仪器精度要求出现了数量级的变化。从精密测量(0.5μm～0.05μm)，发展到超精密测量(0.05μm～0.005μm),近年来又提出纳米精度测量(5nm～0.05nm)的要求。据专家们的推测，随着精密工程技术、尖端科技和空间技术的迅猛发展，轮廓形状允差为50nm～5nm，尺度允差为100nm～10nm的超精密零件将被广泛使用，所以超精密测量技术和仪器工程的研究与应用已成为科学技术发展的关键因素之一。当今世界上超精密三坐标测量仪在质量和性能方面首推德国ZEISS公司(即原西德OPTON公司)和LEITZ公司。到目前为止ZEISS已有多项专利技术，从而使ZEISS公司在坐标测量技术上远远领先于其它公司。其生产的三坐标测量仪既有桥式测量仪，也有龙门式、悬臂式测量仪，既有生产型测量仪，也有计量型测量仪。在国内ZEISS三坐标测量仪在航空、航天、汽车、电子、机械等多个行业中得到广泛地使用。图1-1是ZEISS最新的DuraMax三坐标测量仪系列，代表着当今测量仪行业的尖端技术。德国LEITZ公司凭借其在高精度测量领域积累的世界级测量技术以及丰富的应用理论知识，通过高性能，高精确度的PMM-C三坐标测量仪与功能强大的工业级计量软件QUIND-OS的结合，不断解决来自工业各个领域的高精度和复杂几何形状的计量需求。LEITZ主要从事研制、开发、制造超高精度坐标测量仪，包括在世界高精度三坐标测量仪的发展历史上具有里程碑意义的PMM机型。意大利DEA公司也是世界著名的三坐标测量仪的生产商之一。该公司生产的三坐标测量仪，主要使用对象大多数是与汽车产品相关的生产厂家。国内许多大型企业都订购了该公司的三坐标测量仪，目前，世界上为汽车行业车身检测提供专业检测方案的最知名厂家当属意大利DEA公司，并在推动汽车车身研究和“白车身”的尺寸检测方面作出了突出贡献。三丰公司也是著名的测量仪生产厂家，目前，己累计向世界提供了33000台三坐标测量仪，占世界测量仪市场份额的35%，雄踞三坐标测量仪世界第一供应商的位置。经过不断改进和发展，已开发出现在的高速高精度三坐标测量仪，如Crysta-Apex系列和MACH、LEGEX等新型机种。其他世界上较有名的坐标测量仪制造厂商有Brown-sharp公司，英国的ZX公司、LK公司等。我国坐标测量仪发展过程可分为三个阶段:第一阶段自上世纪70年代开始至80年代初。由于该技术密集度高，特别受我国计算机技术落后的严重影响，致使研究和生产总是处于样机试制阶段，第二阶段自上世纪80年代开始至80年代末，随着改革开放的政策实施，我国三坐标测量仪的研制工作一改过去封闭状况，走上了引进国外先进技术，结合自身特点进行开发生产，加快我国三坐标测量仪生产的步伐，初步形成了国产测量仪的生产能力。第三阶段为进入上世纪90年代至今。目前我国已具备了从生产精密型测量仪到生产型测量仪各种型号的三坐标测量仪的能力，开始占领国内市场。1982年北京机床研究所研制出第一台CLW63型万能测量仪。同年国内率先研制出带气浮导轨的CLZ864型手动三坐标测量仪。北京航空精密机械研究所(原航空部第三O三研究所)从1972年开始研制三坐标测量仪，1978年三坐标测量仪商品化是国内第一家生产测量仪的企业，至今己有十种不同系列品种的测量仪。如CIOTA桥移动式测量仪、SZC一J866桥固定式高精度测量仪、XB654手动悬臂式测量仪、TS654手动式数控测量仪、LZ立柱式测量仪、LM龙门式测量仪、CENTURY世纪型测量仪、ORIENT东方型测量仪、PEARL甩珍珠型测量仪、FUTURE未来型测量仪等。近几年来，随着数据检测技术研究的深入，国内测量仪得到了进一步的发展。目前，在国内测量仪厂家中，海克斯康测量技术(青岛)有限公司拥有产品系列最多，测量精度较高。海克斯康测量技术(青岛)有限公司是世界级数控三坐标测量仪专业制造厂商，是瑞典高科技制造业集团HEXAGON与中国航空工业第二集团公司下属青岛前哨精密机械公司共同投资在中国组建的国际化合资公司。海克斯康公司的前身是青岛前哨精密测量技术有限公司（Brown-shorpe前哨)。其与享誉全球的坐标测量仪制造公司Brown-shorpe前哨公司、意大利DEA公司、德国LEITZ公司、瑞典CEJOHNASSAN公司并列，同属HEXAGON集团计量产业的核心成员和五大测量仪制造基地之一。海克斯康所提供的测量仪产品在汽车工业、航空航天，机床工具、国防军工、电子和模具等领域得以广泛应用，产品系列包括:活动桥式测量仪、固定桥式测量仪、龙门测量仪、水平臂式测量仪、悬劈式测量仪其中以1997年推出的Z003系列活动桥式测量仪为典范。该种测量仪系中小型测量仪系列，属于高速度、高精度生产型测量仪，测量速度是固定桥式测量仪的两倍。这种测量仪在生产在线测量应用最为广泛。该种测量仪的技术水平达到国际同类中小型测量仪的水平。与国外测量仪厂家的发