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面向高性能微小零件装配的组装夹具技术研究

作　者: 陈鹏宇
导　师: 罗怡
学　校: 大连理工大学
专　业: 精密仪器及机械
关键词: 装配夹具 装配精度 装配策略 装配应力
分类号: TG95
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要


精密微小型机电产品以其体积小、能耗低、性能稳定可靠等优点,在工业、生物、军事等领域得到广泛应用,该类产品涉及不同材料、工艺以及不同的连接技术等,往往不能一次加工制造成型,多是由微小零件组装而成。装配是该类产品制造过程中的重要环节。因此微小型产品精密自动装配系统被广泛研究应用于以上各种领域,但是装配夹其的重要性在微小型产品精密自动装配系统中常常被低估。人们通常把重点放在高精度传感器、测量和定位技术。实际上,对装配夹具的细致设计往往被人们忽略,夹具对装配的质量与器件的性能起着至关重要的作用。本文针对精密自动装配系统的组装夹具进行设计与研究,实现微小零件的精密装配。微小零件在装配过程中,很容易在定位和锁紧过程中会对其产生扰动。微小顶紧螺钉常常用于锁紧微小型零件,但是由于螺钉与微小零件只有一个接触点,在回转顶紧过程中对微小零件产生扰动而引起装配误差。设计了含有柔性定位锁紧结构的夹具用来装配微小零件,这种柔性定位锁紧结构特点是将顶紧螺钉螺旋进给的回转力知变成柔性零件的直线锁紧力,其柔性零件有两个接触点,有效地减小微小零件在装配过的扰动,提高装配精度。利用有限元方法分析了柔性零件的应力和锁紧力。装配顺序和策略决定了装配过程中零件的定位基准面和夹紧方式。零件定位基准面和夹紧方式对自动装配系统的精度影响往往不被重视。微小零件质量的恶化在很大程度上是由于在装配过程中零件的敏感部分产生微应力的影响。这种应力破坏其稳定性和整个装胃的性能。本文通过对微小零件应力的产生的原因进行分析并且对装配顺序和策略进行优化。由于零件的加工误差,胶粘剂固化过程中各微小零件不同材料的热膨井长系数不匹配,装配顺序和微小零件的夹紧方式的不同对应力大小的影响进行了分析。有限元仿真分析结果表明,在同样装配条件下,关键零件的装配应力减小约30%0。最后根据优化的装配策略对组装夹具进行了改进设计

全文目录


摘要  5-6
Abstract  6-10
1 绪论  10-22
  1.1 精密装配与微装配概述  10-13
    1.1.1 精密装配与微装配技术  10-13
  1.2 装配系统中夹具的研究现状  13-18
  1.3 微小型零件的低应力装配技术  18-20
  1.4 课题研究背景和来源  20
  1.5 论文主要研究工作  20-22
2 微小零件组装过程分析与夹具设计  22-29
  2.1 微小零件组装过程分析  22-25
    2.1.1 零件装配的形位精度要求  23-24
    2.1.2 组装过程的难点  24
    2.1.3 微小零件装配过程分析  24-25
  2.2 夹具设计  25-28
    2.2.1 组装夹具设计的基本要求  26
    2.2.2 组装夹具的结构组成  26-28
  2.3 本章小结  28-29
3 微小零件的定位与锁紧分析  29-43
  3.1 单点刚性结构螺旋锁紧分析  29-31
  3.2 双点接触柔性结构的锁紧分析  31-35
    3.2.1 微动柔性定位锁紧机构组成  32-33
    3.2.2 弹性定位锁紧件的材料和加工方法  33-34
    3.2.3 微小零件的锁紧过程分析  34-35
  3.3 弹性定位锁紧件的有限元分析  35-42
    3.3.1 有限元模型和材料的确定  35-36
    3.3.2 弹性定位锁紧件的应力分析  36
    3.3.3 弹性连接块分析  36-38
    3.3.4 弹性定位锁紧件的应力分析  38-42
  3.4 本章小结  42-43
4 组装过程中微小零件的应力分析  43-55
  4.1 基于有限元的热应力分析  43
  4.2 ANSYS热应力分析  43-46
  4.3 现有组装方式下的热应力分析  46-50
    4.3.1 材料属性的确定  46
    4.3.2 有限元模型  46-48
    4.3.3 热应力分析  48-50
  4.4 改变组装方式下的热应力分析  50-53
    4.4.1 改变后的组装过程分析  50-51
    4.4.2 有限元模型  51
    4.4.3 热应力分析  51-53
  4.5 不同装配策略下关键零件的最大热应力对比及分析  53
  4.6 本章小结  53-55
5 夹具的优化设计  55-58
  5.1 改变组装方式  55
  5.2 夹具设计  55-56
  5.3 本章小结  56-58
结论  58-60
参考文献  60-63
攻读硕士学位期间发表学术论文情况  63-64
致谢  64-65

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中图分类: > 工业技术 > 金属学与金属工艺 > 钳工工艺与装配工艺 > 机器装配、机器安装法
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