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| 随着计算机技术和微电子技术的发展,计量光栅作为一种高精度的检测元件,已占中高档测量系统的80%以上。然而由于硬件条件的限制、建立超精密制造环境的技术不成熟、条纹信号质量不高等原因,我国高线数大长度光栅刻制技术的研究仍主要体现在理论研究和关键技术的攻关层面上。基于气浮支承和直线电机直接驱动技术的精密长行程气浮定位工作台是精密机械中的一种典型结构,它为光刻技术、数控加工领域提供一个能够实现精密定位和精确运动的载物平台。精密直线气浮工作台的设计中,承载能力和刚度是重要的性能指标,它们决定着气浮工作台能否正常、平稳地工作。而在实际生产应用中,耗气量的大小直接关系着企业在生产过程中的成本控制。本课题与广州诺信数字测控设备有限公司的超大行程长光栅刻划平台计划相结合,针对工程应用的要求,以超大行程精密二维气浮定位工作台为研究对象,围绕气浮支承技术的承载力和耗气量,开展定位工作台的结构设计、流场特性、压力场特性等方面的研究,设计出适用于实际生产应用的高线数大长度光栅刻制的大行程精密机械系统。主要研究内容如下：(1)采用经典气浮润滑理论,对气浮工作台的承载能力和耗气量进行了工程解析算法的推导,搭建静压气浮导轨承载性能测试系统,并建立相应的有限元模型,对比分析实验测试、数值算法、解析算法的结果。(2)在理论分析的基础上,根据长光栅刻划的要求,对二维气浮工作台各零部件的材料、静压气浮导轨的结构形式、结合面的结构形式进行了设计分析,进行了整机结构的方案设计和三维建模。(3)在结构方案设计的基础上,以承载力和耗气量为主要评判指标,对二维气浮工作台不同节流孔、均压槽的排布形式的流场分布进行有限元分析,确定气浮工作台的节流孔排布形式。通过正交分析方法对供气压力、平均气膜厚度、下上气膜宽度比对指标的影响规律进行了讨论,确定导轨系统的结构参数。在此基础上,对不同上侧气浮面夹角的燕尾形导轨承载力进行分析,最终确定各导轨面的结构和工艺参数并出工程图。 |
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