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PCB数控钻床XY轴的结构优化设计与分析

作　者: 马飞达
导　师: 蔡长韬
学　校: 西华大学
专　业: 机械制造及其自动化
关键词: PCB数控钻床 结构优化设计方法 建模技术 装配工艺
分类号: TG527
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
下　载: 63次
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内容摘要


PCB(printed circuit board)是电子产品中不可或缺的零件，而PCB数控钻床又是加工PCB的专用设备，PCB数控钻床本身质量和性能的提高，将会对PCB产业甚至电子产业都会有很大的推动。根据市场调查和数据显示，国内的PCB数控钻床在结构上和软硬件的配合上与国外的同种类型的钻床相比，都存在着较大的差距。论文以PCB数控钻床X、Y轴的机械结构为研究重点，针对市场中钻床普遍存在的问题进行一一阐释，以“分析—设计—整体考虑—再分析—再设计”的思路，运用结构优化设计方法，从而改善钻床的整体性能。论文先从PCB数控钻床的结构着手，利用集设计、分析、优化为一体的SolidWorks三维软件为平台，依据三维建模技术，建立出零件的三维模型，再装配零部件，然后进行干涉检测和运动仿真，检查装配体各零件之间是否存在冲突，判断自身的运动是否超出实机的工作范围；最后根据实际情况，提出相应的解决方案。此次研究所要达到的设计目标为：对部分关键机构进行结构优化，提高其与整体结构的关联性，使得钻床结构更加紧凑；增强整体结构的合理性和逻辑性，提高装配工艺，方便装配、拆卸和维修；提高Y轴的定位精度；提高钻孔精度和钻孔的稳定性，减少断针、盲孔、破孔等情况的出现。为了达到以上目的，对提出的解决方案进行理论可行性分析，定位相关性分析，零件关联性设计等，再进行有限元分析，逐步定型出最佳的解决途径和最终的零部件结构。当设计分析优化工作完成之后，要将零件的三维图转换为二维工程图纸，送往加工中心进行制造生产，再运往装配车间进行组装，直到组装完成为样品实机。PCB数控钻床实机在控制软件驱动下，完成各项工作要求，并且其工作状态稳定；利用相应的测试工具，对优化后的钻床进行评估，以便进行以后的标准化生产。根据对实机的测试和检验，可以证明，论文采用的分析、优化、设计方法，以及解决思路是可行的，不仅达到了设计改良前所要求的预期效果，而且提高了研发效率，降低了成本；现在此钻床已经投入生产，并且结构设计和优化工作一直在继续，以满足多变的市场和不同类型客户的不断需求。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-9
1 绪论  9-17
  1.1 PCB 数控钻床概况  9-12
    1.1.1 需求背景  9-10
    1.1.2 国内外现状及问题  10-12
  1.2 建模技术与分析技术的发展及应用  12-14
  1.3 本论文研究目的及意义  14-15
  1.4 本论文的研究内容  15-17
2 PCB 数控钻床整体结构分析  17-24
  2.1 整体结构的确定  17-21
    2.1.1 PCB 数控钻床的类型  17-19
    2.1.2 整体结构的选定  19-21
  2.2 整体结构分析  21-22
  2.3 其他影响因素  22-23
  2.4 本章小结  23-24
3 PCB 数控钻床三维模型的建立  24-35
  3.1 零件模型的建立  24-28
    3.1.1 三维设计软件的确定  24-25
    3.1.2 零件模型的划分及建立  25-28
  3.2 装配体模型的建立  28-34
    3.2.1 Y 轴部分装配体的建立  29-32
    3.2.2 X 轴部分装配体的建立  32-34
  3.3 本章小结  34-35
4 结构优化设计方法  35-62
  4.1 底座结构优化分析  35-36
  4.2 Y 轴工作台连接板结构分析优化  36-43
    4.2.1 结构理论分析  37-39
    4.2.2 可行性分析  39-40
    4.2.3 有限元分析  40-43
  4.3 工作台结构分析优化  43-44
  4.4 主要机构结构优化  44-54
    4.4.1 主要机构间的定位分析  44-49
    4.4.2 机械手机构分析优化  49-50
    4.4.3 刀具检测机构分析优化  50-51
    4.4.4 刀具库机构分析优化  51-52
    4.4.5 包装部分分析优化  52-54
  4.5 三维装配体干涉检查  54-56
  4.6 运动过程仿真  56-58
  4.7 三维零件图转换工程图纸  58-60
  4.8 工程图纸转换实体零件  60
  4.9 本章小结  60-62
5 PCB 数控钻床加工精度分析  62-69
  5.1 钻床实物  62-64
  5.2 加工精度分析  64-67
  5.3 实机出现的问题及后期改善  67-68
  5.4 本章小结  68-69
结论与展望  69-71
参考文献  71-74
攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果  74-75
致谢  75-76

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中图分类: > 工业技术 > 金属学与金属工艺 > 金属切削加工及机床 > 钻削加工及钻床 > 程序控制钻床和数控钻床
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