箱體類零件鉆削組合機(jī)床設(shè)計(jì)

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(3) 總體方案設(shè)計(jì)? 根據(jù)工藝方案確定機(jī)床的配置形式及總體結(jié)構(gòu)布局。? (4)組合機(jī)床設(shè)計(jì)——三圖一卡設(shè)計(jì)? 根據(jù)零件圖繪制零件工序圖，零件加工示意圖，機(jī)床尺寸聯(lián)系圖，制機(jī)床生產(chǎn)率計(jì)算卡。? (5)主軸箱設(shè)計(jì)? 繪制主軸箱草圖，確定主軸結(jié)構(gòu)形式和 一般設(shè)計(jì)步驟： 計(jì)劃階段：提出任務(wù)—分析零件加工對(duì)機(jī)器的需求—確定任務(wù)要求。? 方案設(shè)計(jì)：機(jī)床功能分析—提出幾種可能的解決方案—組合幾種可能的方案—對(duì)比評(píng)價(jià)—討論優(yōu)化—得出最佳方案。? 技術(shù)設(shè)計(jì)：明確構(gòu)形要求—結(jié)構(gòu)化—選擇材料、計(jì)算尺寸—評(píng)價(jià)—決策確定結(jié)構(gòu)形狀及尺寸—零件設(shè)計(jì)—部件設(shè)計(jì)—總體設(shè)計(jì)。 時(shí)間安排： 2月20日至3月6日 實(shí)習(xí)調(diào)研、資料收集、翻譯、撰寫開題報(bào)告（3周） 3月7 日 至4月24日 組合機(jī)床設(shè)計(jì) 7周 4月25日至5 月 8 日 編寫說明書 2周 6月1 日 至6月7日 評(píng)分及答辯 1周 可能遇到的問題：? （1）組合機(jī)床被加工零件的夾具設(shè)計(jì) （2）主軸箱傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)? （3）組合機(jī)床的總體配置形式? 主要解決方法是通過已學(xué)過的基礎(chǔ)理論和專業(yè)知識(shí)并參考各類相關(guān)專業(yè)書籍，熟悉組合機(jī)床工作原理和設(shè)計(jì)原則，了解各項(xiàng)設(shè)計(jì)參數(shù)和技術(shù)要求進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，同時(shí)利用繪圖軟件進(jìn)行初步結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，參考已有的先進(jìn)設(shè)計(jì)實(shí)例，學(xué)習(xí)其計(jì)算過程和其中的先進(jìn)創(chuàng)新理念并運(yùn)用到自己的計(jì)算創(chuàng)新設(shè)計(jì)中。相關(guān)自已無力解決的問題可以與同學(xué)討論解決，一些自己的創(chuàng)新思想也可與同學(xué)討論其可行性，或者向指導(dǎo)教師請(qǐng)教。 擬采用的研究手段（途徑）：? 1.對(duì)組合機(jī)床的設(shè)計(jì)有一定的掌握? 2.運(yùn)用金屬切削原理及刀具知識(shí)可以確定切削用量和刀具? 3.運(yùn)用機(jī)械制造技術(shù)知識(shí)可以完成“三圖一卡”? 4.運(yùn)用機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)可以解決主軸箱設(shè)計(jì)的過程? 5.運(yùn)用機(jī)械設(shè)計(jì)的知識(shí)可以完成傳動(dòng)零件的校核?? 6.?運(yùn)用機(jī)械制圖的知識(shí)和計(jì)算機(jī)繪圖軟件的幫助可以完成設(shè)計(jì)圖紙的繪制? 7.已經(jīng)擁有大量有關(guān)組合機(jī)床的書籍、圖樣，可以到圖書館查閱相關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)? 8.參考相關(guān)的設(shè)計(jì)的經(jīng)驗(yàn)? 9.與指導(dǎo)老師討論協(xié)商 學(xué)生簽名：　　　 指導(dǎo)教師審核簽名： 　 日期： 為了保證形體鉆孔的合理性、實(shí)用性以及加工精度等要求，我們?cè)趫D書館努力收集有關(guān)鉆孔組合機(jī)床的各類資料在箱體鉆孔組合機(jī)床的設(shè)計(jì)中作為參考，提高其加工的合理性。在箱體鉆孔組合機(jī)床的設(shè)計(jì)中，我們必須保證其主軸箱中各個(gè)主軸的進(jìn)給量相同，而且必須保證各個(gè)主軸的轉(zhuǎn)速的同步性，以及加工時(shí)的各切削用量的準(zhǔn)確性。經(jīng)過以上對(duì)箱體鉆孔組合機(jī)床的分析，結(jié)合平時(shí)老師的講解及書本知識(shí)，本次課題設(shè)計(jì)將圓滿完成。 參考文獻(xiàn)： 《機(jī)械工程手冊(cè)》機(jī)械制造工藝及設(shè)備卷（二） 機(jī)械工業(yè)出版社 1997 《機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)》 機(jī)械工業(yè)出版社 《機(jī)械制造工藝學(xué)》 福建科技出版社 《機(jī)械設(shè)計(jì)制圖手冊(cè)》 侯鎮(zhèn)冰 同濟(jì)大學(xué)出版社 《機(jī)械制造工藝標(biāo)準(zhǔn)手冊(cè)》張紀(jì)真 機(jī)械工業(yè)出版社 《組合機(jī)床設(shè)計(jì)》 遲建山等 上海：上海科學(xué)技術(shù)出版社，1994 《組合機(jī)床設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》 謝家瀛 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1999 《組合機(jī)床設(shè)計(jì)參考圖冊(cè)》大連組合機(jī)床研究所 北京：機(jī)械工業(yè)出版 《機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)》東北重型機(jī)械學(xué)院 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1988 《機(jī)床夾具圖冊(cè)》 孟憲棟等 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1994 《機(jī)械設(shè)計(jì)》濮良貴 高等教育出版社 《液壓與氣壓傳動(dòng)》王積偉 章宏 甲黃誼 高等教育出版社 2005年01月01日 《工程材料基礎(chǔ)》 張文灼? 機(jī)械工業(yè)出版社 2010年02月 《材料力學(xué)》閆曉鵬、武瑛、楊麗萍、高保鳳、李志剛 高等教育出版社 《機(jī)械原理》（第2版）陸寧、樊江玲 清華大學(xué)出版社 學(xué)生簽名：　　　 指導(dǎo)教師審核簽名： 　 日期： 揚(yáng)州大學(xué)廣陵學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目申報(bào)表 設(shè)計(jì)（論文）題　目 箱體類零件鉆削組合機(jī)床設(shè)計(jì) 題目類型 2 題目來源 A 面向?qū)I(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 指導(dǎo)教師 任皓 職　稱 講師 學(xué)　位 碩士 從事專業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 組合機(jī)床是以通用部件為基礎(chǔ)，配以按工件特定外形和加工工藝設(shè)計(jì)的專用部件和夾具，組成的半自動(dòng)或自動(dòng)專用機(jī)床。組合機(jī)床一般采用多軸、多刀、多工序、多面或多工位同時(shí)加工的方式，生產(chǎn)效率比通用機(jī)床高幾倍至幾十倍。由于通用部件已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化和系列化，可根據(jù)需要靈活配置，能縮短設(shè)計(jì)和制造周期。因此，組合機(jī)床兼有低成本和高效率的優(yōu)點(diǎn)，在大批、大量生產(chǎn)中得到廣泛應(yīng)用，并可用以組成自動(dòng)生產(chǎn)線。通用部件按功能可分為動(dòng)力部件、支承部件、輸送部件、控制部件和輔助部件五類。動(dòng)力部件是為組合機(jī)床提供主運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的部件。主要有動(dòng)力箱、切削頭和動(dòng)力滑臺(tái)。支承部件是用以安裝動(dòng)力滑臺(tái)、帶有進(jìn)給機(jī)構(gòu)的切削頭或夾具等的部件，有側(cè)底座、中間底座、支架、可調(diào)支架、立柱和立柱底座等。輸送部件是用以輸送工件或主軸箱至加工工位的部件，主要有分度回轉(zhuǎn)工作臺(tái)、環(huán)形分度回轉(zhuǎn)工作臺(tái)、分度鼓輪和往復(fù)移動(dòng)工作臺(tái)等。控制部件是用以控制機(jī)床的自動(dòng)工作循環(huán)的部件，有液壓站、電氣柜和操縱臺(tái)等。輔助部件有潤(rùn)滑裝置、冷卻裝置和排屑裝置等。為了使組合機(jī)床能在中小批量生產(chǎn)中得到應(yīng)用，往往需要應(yīng)用成組技術(shù)，把結(jié)構(gòu)和工藝相似的零件集中在一臺(tái)組合機(jī)床上加工，以提高機(jī)床的利用率。這類機(jī)床常見的有兩種，可換主軸箱式組合機(jī)床和轉(zhuǎn)塔式組合機(jī)床。組合機(jī)床一般用于加工箱體類或非凡外形的零件。加工時(shí)，工件一般不旋轉(zhuǎn)，由刀具的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和刀具與工件的相對(duì)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，來實(shí)現(xiàn)鉆孔、擴(kuò)孔、锪孔、鉸孔、鏜孔、銑削平面、切削內(nèi)外螺紋以及加工外圓和端面等。有的組合機(jī)床采用車削頭夾持工件使之旋轉(zhuǎn)，由刀具作進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，也可實(shí)現(xiàn)某些回轉(zhuǎn)體類零件(如飛輪、汽車后橋半軸等)的外圓和端面加工。專用機(jī)床中某些部件因重復(fù)使用，逐步發(fā)展成為通用部件，因而產(chǎn)生了組合機(jī)床。二十世紀(jì)70年代以來，隨著可轉(zhuǎn)位刀具、密齒銑刀、鏜孔尺寸自動(dòng)檢測(cè)和刀具自動(dòng)補(bǔ)償技術(shù)的發(fā)展，組合機(jī)床的加工精度也有所提高。銑削平面的平面度可達(dá)0.05毫米/1000毫米，表面粗糙度可低達(dá)2.5～0.63微米；鏜孔精度可達(dá)IT7～6級(jí)，孔距精度可達(dá)0.03～0.02微米。最早的組合機(jī)床是1911年在美國(guó)制成的，用于加工汽車零件。初期，各機(jī)床制造廠都有各自的通用部件標(biāo)準(zhǔn)。為了提高不同制造廠的通用部件的互換性，便于用戶使用和維修，1953年美國(guó)福特汽車公司和通用汽車公司與美國(guó)機(jī)床制造廠協(xié)商，確定了組合機(jī)床通用部件標(biāo)準(zhǔn)化的原則，即嚴(yán)格規(guī)定各部件間的聯(lián)系尺寸，但對(duì)部件結(jié)構(gòu)未作規(guī)定。在我國(guó)，組合機(jī)床發(fā)展已有28年的歷史，其科研和生產(chǎn)都具有相當(dāng)?shù)幕A(chǔ)，應(yīng)用也已深入到很多行業(yè)。是當(dāng)前機(jī)械制造業(yè)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品更新，進(jìn)行技術(shù)改造，提高生產(chǎn)效率和高速發(fā)展必不可少的設(shè)備之一。組合機(jī)床未來的發(fā)展將更多的采用調(diào)速電動(dòng)機(jī)和滾珠絲杠等傳動(dòng)，以簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)、縮短生產(chǎn)節(jié)拍；采用數(shù)字控制系統(tǒng)和主軸箱、夾具自動(dòng)更換系統(tǒng)，以提高工藝可調(diào)性；以及納入柔性制造系統(tǒng)等。在科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展的今天，先進(jìn)組合機(jī)床的生產(chǎn)技術(shù)亦日新月異，主要有以下發(fā)展趨勢(shì)：?1?組合機(jī)床品種的發(fā)展重點(diǎn)在組合機(jī)床這類專用機(jī)床中，回轉(zhuǎn)式多工位組合機(jī)床和自動(dòng)線占有很重要的地位。?2組合機(jī)床柔性化進(jìn)展迅速十多年來，作為組合機(jī)床重要用戶的汽車工業(yè)，為迎合人們個(gè)性化需求，汽車變型品種日益增多，以多品種展開競(jìng)爭(zhēng)已成為汽車市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的特點(diǎn)之一，這使組合機(jī)床制造業(yè)面臨著變型多品種生產(chǎn)的挑戰(zhàn)。為適應(yīng)多品種生產(chǎn)，傳統(tǒng)以加工單一品種的剛性組合機(jī)床和自動(dòng)線必須提高其柔性。?3?綜合自動(dòng)化程度日益提高近十年來，為進(jìn)一步提高工件的加工精度和減少工件在生產(chǎn)過程中的中間儲(chǔ)存、搬運(yùn)以及縮短生產(chǎn)流程時(shí)間，將工件加工流程中的一些非切削加工工序(如工序間的清洗、測(cè)量、裝配和試漏等)集成到自動(dòng)線或自動(dòng)線組成的生產(chǎn)系統(tǒng)中，以實(shí)現(xiàn)工件加工、表面處理、測(cè)量和裝配等工序的綜合自動(dòng)化。4自動(dòng)線可靠性和利用率不斷改善和提高自動(dòng)線的經(jīng)濟(jì)性只有在其進(jìn)行連續(xù)生產(chǎn)的情況下才有可能實(shí)現(xiàn)。從目前自動(dòng)線生產(chǎn)控制和監(jiān)控的內(nèi)容看，生產(chǎn)控制和監(jiān)控系統(tǒng)基本上是由質(zhì)量監(jiān)控系統(tǒng)、自動(dòng)線運(yùn)行控制與監(jiān)控系統(tǒng)和刀具監(jiān)控系統(tǒng)這幾個(gè)部分組成的。 設(shè)計(jì)基本內(nèi)容： (1)零件分析? (2)擬定零件工藝方案? (3)總體方案設(shè)計(jì)?? (4)組合機(jī)床設(shè)計(jì)——三圖一卡設(shè)計(jì)?? (5)主軸箱設(shè)計(jì)? 一般設(shè)計(jì)步驟： 計(jì)劃階段：提出任務(wù)—分析零件加工對(duì)機(jī)器的需求—確定任務(wù)要求。? 方案設(shè)計(jì)：機(jī)床功能分析—提出幾種可能的解決方案—組合幾種可能的方案—對(duì)比評(píng)價(jià)—討論優(yōu)化—得出最佳方案。? 技術(shù)設(shè)計(jì)：明確構(gòu)形要求—結(jié)構(gòu)化—選擇材料、計(jì)算尺寸—評(píng)價(jià)—決策確定結(jié)構(gòu)形狀及尺寸—零件設(shè)計(jì)—部件設(shè)計(jì)—總體設(shè)計(jì)。 為此我在此申報(bào)箱體類零件鉆削組合機(jī)床設(shè)計(jì)這個(gè)題目。 審核意見： 審核人簽名： 年 月 日 題目類型－－1、為結(jié)合科研；2、為結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際；3、為結(jié)合大學(xué)生科研訓(xùn)練計(jì)劃；　 4、為結(jié)合學(xué)科競(jìng)賽；5、模擬仿真；6、其它 題目來源－－A.指導(dǎo)教師出題 ； B.學(xué)生自定、自擬 揚(yáng)州大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）前期工作材料 學(xué)生姓名： 吳一非 學(xué)號(hào)： 100012129 教 科 部： 機(jī)械電子 專 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化 設(shè)計(jì)題目： 箱體類零件鉆削組合機(jī)床設(shè)計(jì) 指導(dǎo)老師： 任 皓 材 料 目 錄 序號(hào) 名 稱 數(shù)量 備注 1 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）選題、審題表 1 2 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書 1 3 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）實(shí)習(xí)調(diào)研報(bào)告 1 4 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開題報(bào)告（含文獻(xiàn)綜述） 1 5 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）外文資料翻譯（含原文） 1 6 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）中期檢查表 1 2014 年 4 月 9 日 揚(yáng)州大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）選題、審題表 學(xué) 院 機(jī)械學(xué)院 選題教師 姓名 任皓 專 業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 專業(yè)技術(shù)職務(wù) 講師 申報(bào)課題名稱 箱體類零件鉆削組合機(jī)床設(shè)計(jì) 課題性質(zhì) A B C D E 課題來源 A B C D √ √ 課題簡(jiǎn)介 分析常用機(jī)械加工方法，了解各種專用加工設(shè)備；設(shè)計(jì)給定零件孔的鉆削加工組合機(jī)床的設(shè)計(jì)。 設(shè)計(jì)（論文） 要 求 （包括應(yīng)具備的條件） （1）明確本題目的設(shè)計(jì)參數(shù)，技術(shù)條件等； （2）“三圖一卡”總體設(shè)計(jì)； 根據(jù)零件圖繪制工序圖；繪制加工示意圖；繪制機(jī)床聯(lián)系尺寸圖； 制定機(jī)床生產(chǎn)率計(jì)算卡 （3）主軸箱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)； （4）專業(yè)外文資料譯文（1篇）； （5）設(shè)計(jì)說明書（1份）。 課題預(yù)計(jì) 工作量大小 大 適中 小 課題預(yù)計(jì) 難易程度 難 一般 易 √ √ 所在專業(yè)審定意見： 負(fù)責(zé)人（簽名）： 年 月 日 院主管領(lǐng)導(dǎo)意見： 簽名： 年 月 日 說明：1、該表作為本科學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）課題申報(bào)時(shí)專用，由選題教師填寫，經(jīng)所在專業(yè)有關(guān)人員討論，負(fù)責(zé)人簽名后生效； 2、有關(guān)內(nèi)容的填寫見背面的填表說明，并在表中相應(yīng)欄打“” 課題一旦被學(xué)生選定，此表須放在“畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）資料袋”中存檔。  揚(yáng)州大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書 教 科 部： 機(jī)械電子教科部 專 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化 學(xué) 生 姓 名： 吳一非 學(xué)號(hào)： 100012129 畢業(yè)題目： 箱體類零件鉆削組合機(jī)床設(shè)計(jì) 起迄日期：2014年月初-2014年5月底 設(shè)計(jì)（論文）地點(diǎn)： 指 導(dǎo) 老 師： 任 皓 專 業(yè) 負(fù) 責(zé) 人： 發(fā)任務(wù)書日期： 2014 年 2 月 16 日 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書 1．本畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）課題應(yīng)達(dá)到的目的： ( 1）培養(yǎng)學(xué)生的調(diào)查研究以及資料、信息的獲取、分析、綜合能力； （2）培養(yǎng)學(xué)生的工程設(shè)計(jì)能力，主要包括設(shè)計(jì)、計(jì)算及繪圖能力； （3）培養(yǎng)學(xué)生的綜合運(yùn)用專業(yè)理論知識(shí)，分析解決實(shí)際問題的能力； （4）培養(yǎng)學(xué)生的在設(shè)計(jì)過程中使用計(jì)算機(jī)的能力； （5）培養(yǎng)學(xué)生的撰寫設(shè)計(jì)說明書、論文的能力； （6）培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力和創(chuàng)新精神。 2. 本畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）課題任務(wù)的內(nèi)容和要求（包括原始數(shù)據(jù)、技術(shù)要求、工作要求等）： （1）明確本題目的設(shè)計(jì)參數(shù)，技術(shù)條件等； （2）“三圖一卡”總體設(shè)計(jì)； ① 根據(jù)零件圖繪制工序圖 ② 繪制加工示意圖 ③ 繪制機(jī)床聯(lián)系尺寸圖 ④ 制定機(jī)床生產(chǎn)率計(jì)算卡 （3）主軸箱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)； （4）專業(yè)外文資料譯文（1篇）； （5）設(shè)計(jì)說明書（1份）。 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書 3．對(duì)本畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）課題成果的要求（包括畢業(yè)設(shè)計(jì)論文、圖表、實(shí)物樣品等）： （1）“三圖一卡”總體設(shè)計(jì) A0 2張； ① 工序圖（A1 1張） ② 加工示意圖（A1 1張） ③ 機(jī)床聯(lián)系尺寸圖（A0 1張） ④ 機(jī)床生產(chǎn)率計(jì)算卡1份 （2）主軸箱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)　　　　　　　　　　　　　　　A0 1張； （3）專業(yè)外文資料譯文1篇（不少于10，000個(gè)印刷符號(hào)）； （4）設(shè)計(jì)說明書1份。 4．主要參考文獻(xiàn)： 《機(jī)械工程手冊(cè)》機(jī)械制造工藝及設(shè)備卷（二）機(jī)械工業(yè)出版社 1997 《機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)》 機(jī)械工業(yè)出版社 《機(jī)械制造工藝學(xué)》 福建科技出版社 《機(jī)械設(shè)計(jì)制圖手冊(cè)》 侯鎮(zhèn)冰 同濟(jì)大學(xué)出版社 《機(jī)械制造工藝標(biāo)準(zhǔn)手冊(cè)》 張紀(jì)真 機(jī)械工業(yè)出版社 《組合機(jī)床設(shè)計(jì)》 遲建山等 上海：上海科學(xué)技術(shù)出版社，1994 《組合機(jī)床設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》 謝家瀛 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1999 《組合機(jī)床設(shè)計(jì)參考圖冊(cè)》 大連組合機(jī)床研究所 北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 《機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)》 東北重型機(jī)械學(xué)院 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1988 《機(jī)床夾具圖冊(cè)》 孟憲棟等 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1994 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書 5、本畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）課題工作進(jìn)度計(jì)劃 起止日期 工 作 內(nèi) 容 2月20日至3月6日 3月7 日 至4月24日 4月25日至5 月 8 日 5月12日至5月19日 實(shí)習(xí)調(diào)研、資料收集、翻譯、撰寫開題報(bào)告（3周） 組合機(jī)床設(shè)計(jì) 7周 編寫說明書 2周 評(píng)分及答辯 1周 所在專業(yè)審核意見： 負(fù)責(zé)人： 年 月 日 學(xué)院意見： 院長(zhǎng)： 年 月 日 揚(yáng)州大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開題報(bào)告 學(xué) 生 姓 名： 吳一非 學(xué)號(hào)： 100012129 專 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 設(shè)計(jì)（論文）題目： 箱體類零件鉆削組合機(jī)床設(shè)計(jì) 指 導(dǎo) 老 師： 任 皓 2014年 4 月 1 日畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開題報(bào)告 1．結(jié)合畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）課題情況，根據(jù)所查閱的文獻(xiàn)資料，每人撰寫2000字左右的文獻(xiàn)綜述： 文 獻(xiàn) 綜 述 組合機(jī)床是以通用部件為基礎(chǔ)，配以按工件特定外形和加工工藝設(shè)計(jì)的專用部件和夾具，組成的半自動(dòng)或自動(dòng)專用機(jī)床。組合機(jī)床一般采用多軸、多刀、多工序、多面或多工位同時(shí)加工的方式，生產(chǎn)效率比通用機(jī)床高幾倍至幾十倍。由于通用部件已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化和系列化，可根據(jù)需要靈活配置，能縮短設(shè)計(jì)和制造周期。因此，組合機(jī)床兼有低成本和高效率的優(yōu)點(diǎn)，在大批、大量生產(chǎn)中得到廣泛應(yīng)用，并可用以組成自動(dòng)生產(chǎn)線。通用部件按功能可分為動(dòng)力部件、支承部件、輸送部件、控制部件和輔助部件五類。動(dòng)力部件是為組合機(jī)床提供主運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的部件。主要有動(dòng)力箱、切削頭和動(dòng)力滑臺(tái)。支承部件是用以安裝動(dòng)力滑臺(tái)、帶有進(jìn)給機(jī)構(gòu)的切削頭或夾具等的部件，有側(cè)底座、中間底座、支架、可調(diào)支架、立柱和立柱底座等。輸送部件是用以輸送工件或主軸箱至加工工位的部件，主要有分度回轉(zhuǎn)工作臺(tái)、環(huán)形分度回轉(zhuǎn)工作臺(tái)、分度鼓輪和往復(fù)移動(dòng)工作臺(tái)等?？刂撇考怯靡钥刂茩C(jī)床的自動(dòng)工作循環(huán)的部件，有液壓站、電氣柜和操縱臺(tái)等。輔助部件有潤(rùn)滑裝置、冷卻裝置和排屑裝置等。為了使組合機(jī)床能在中小批量生產(chǎn)中得到應(yīng)用，往往需要應(yīng)用成組技術(shù)，把結(jié)構(gòu)和工藝相似的零件集中在一臺(tái)組合機(jī)床上加工，以提高機(jī)床的利用率。這類機(jī)床常見的有兩種，可換主軸箱式組合機(jī)床和轉(zhuǎn)塔式組合機(jī)床。組合機(jī)床一般用于加工箱體類或非凡外形的零件。加工時(shí)，工件一般不旋轉(zhuǎn)，由刀具的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和刀具與工件的相對(duì)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，來實(shí)現(xiàn)鉆孔、擴(kuò)孔、锪孔、鉸孔、鏜孔、銑削平面、切削內(nèi)外螺紋以及加工外圓和端面等。有的組合機(jī)床采用車削頭夾持工件使之旋轉(zhuǎn)，由刀具作進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，也可實(shí)現(xiàn)某些回轉(zhuǎn)體類零件(如飛輪、汽車后橋半軸等)的外圓和端面加工。專用機(jī)床中某些部件因重復(fù)使用，逐步發(fā)展成為通用部件，因而產(chǎn)生了組合機(jī)床。二十世紀(jì)70年代以來，隨著可轉(zhuǎn)位刀具、密齒銑刀、鏜孔尺寸自動(dòng)檢測(cè)和刀具自動(dòng)補(bǔ)償技術(shù)的發(fā)展，組合機(jī)床的加工精度也有所提高。銑削平面的平面度可達(dá)0.05毫米/1000毫米，表面粗糙度可低達(dá)2.5～0.63微米；鏜孔精度可達(dá)IT7～6級(jí)，孔距精度可達(dá)0.03～0.02微米。最早的組合機(jī)床是1911年在美國(guó)制成的，用于加工汽車零件。初期，各機(jī)床制造廠都有各自的通用部件標(biāo)準(zhǔn)。為了提高不同制造廠的通用部件的互換性，便于用戶使用和維修，1953年美國(guó)福特汽車公司和通用汽車公司與美國(guó)機(jī)床制造廠協(xié)商，確定了組合機(jī)床通用部件標(biāo)準(zhǔn)化的原則，即嚴(yán)格規(guī)定各部件間的聯(lián)系尺寸，但對(duì)部件結(jié)構(gòu)未作規(guī)定。在我國(guó)，組合機(jī)床發(fā)展已有28年的歷史，其科研和生產(chǎn)都具有相當(dāng)?shù)幕A(chǔ)，應(yīng)用也已深入到很多行業(yè)。是當(dāng)前機(jī)械制造業(yè)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品更新，進(jìn)行技術(shù)改造，提高生產(chǎn)效率和高速發(fā)展必不可少的設(shè)備之一。組合機(jī)床未來的發(fā)展將更多的采用調(diào)速電動(dòng)機(jī)和滾珠絲杠等傳動(dòng)，以簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)、縮短生產(chǎn)節(jié)拍；采用數(shù)字控制系統(tǒng)和主軸箱、夾具自動(dòng)更換系統(tǒng)，以提高工藝可調(diào)性；以及納入柔性制造系統(tǒng)等。在科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展的今天，先進(jìn)組合機(jī)床的生產(chǎn)技術(shù)亦日新月異，主要有以下發(fā)展趨勢(shì)：?1?組合機(jī)床品種的發(fā)展重點(diǎn)在組合機(jī)床這類專用機(jī)床中，回轉(zhuǎn)式多工位組合機(jī)床和自動(dòng)線占有很重要的地位。?2組合機(jī)床柔性化進(jìn)展迅速十多年來，作為組合機(jī)床重要用戶的汽車工業(yè)，為迎合人們個(gè)性化需求，汽車變型品種日益增多，以多品種展開競(jìng)爭(zhēng)已成為汽車市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的特點(diǎn)之一，這使組合機(jī)床制造業(yè)面臨著變型多品種生產(chǎn)的挑戰(zhàn)。為適應(yīng)多品種生產(chǎn)，傳統(tǒng)以加工單一品種的剛性組合機(jī)床和自動(dòng)線必須提高其柔性。?3?綜合自動(dòng)化程度日益提高近十年來，為進(jìn)一步提高工件的加工精度和減少工件在生產(chǎn)過程中的中間儲(chǔ)存、搬運(yùn)以及縮短生產(chǎn)流程時(shí)間，將工件加工流程中的一些非切削加工工序(如工序間的清洗、測(cè)量、裝配和試漏等)集成到自動(dòng)線或自動(dòng)線組成的生產(chǎn)系統(tǒng)中，以實(shí)現(xiàn)工件加工、表面處理、測(cè)量和裝配等工序的綜合自動(dòng)化。4自動(dòng)線可靠性和利用率不斷改善和提高自動(dòng)線的經(jīng)濟(jì)性只有在其進(jìn)行連續(xù)生產(chǎn)的情況下才有可能實(shí)現(xiàn)。從目前自動(dòng)線生產(chǎn)控制和監(jiān)控的內(nèi)容看，生產(chǎn)控制和監(jiān)控系統(tǒng)基本上是由質(zhì)量監(jiān)控系統(tǒng)、自動(dòng)線運(yùn)行控制與監(jiān)控系統(tǒng)和刀具監(jiān)控系統(tǒng)這幾個(gè)部分組成的。 設(shè)計(jì)基本內(nèi)容： (1)零件分析? (2)擬定零件工藝方案? (3)總體方案設(shè)計(jì)?? (4)組合機(jī)床設(shè)計(jì)——三圖一卡設(shè)計(jì)?? (5)主軸箱設(shè)計(jì)? 一般設(shè)計(jì)步驟： 計(jì)劃階段：提出任務(wù)—分析零件加工對(duì)機(jī)器的需求—確定任務(wù)要求。? 方案設(shè)計(jì)：機(jī)床功能分析—提出幾種可能的解決方案—組合幾種可能的方案—對(duì)比評(píng)價(jià)—討論優(yōu)化—得出最佳方案。? 技術(shù)設(shè)計(jì)：明確構(gòu)形要求—結(jié)構(gòu)化—選擇材料、計(jì)算尺寸—評(píng)價(jià)—決策確定結(jié)構(gòu)形狀及尺寸—零件設(shè)計(jì)—部件設(shè)計(jì)—總體設(shè)計(jì)。 參考文獻(xiàn)： 《機(jī)械工程手冊(cè)》機(jī)械制造工藝及設(shè)備卷（二） 機(jī)械工業(yè)出版社 1997 《機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)》 機(jī)械工業(yè)出版社 《機(jī)械制造工藝學(xué)》 福建科技出版社 《機(jī)械設(shè)計(jì)制圖手冊(cè)》 侯鎮(zhèn)冰 同濟(jì)大學(xué)出版社 《機(jī)械制造工藝標(biāo)準(zhǔn)手冊(cè)》張紀(jì)真 機(jī)械工業(yè)出版社 《組合機(jī)床設(shè)計(jì)》 遲建山等 上海：上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，1994 《組合機(jī)床設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》 謝家瀛 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1999 《組合機(jī)床設(shè)計(jì)參考圖冊(cè)》大連組合機(jī)床研究所 北京：機(jī)械工業(yè)出版 《機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)》東北重型機(jī)械學(xué)院 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1988 《機(jī)床夾具圖冊(cè)》 孟憲棟等 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1994 《機(jī)械設(shè)計(jì)》濮良貴 高等教育出版社 《液壓與氣壓傳動(dòng)》 王積偉 章宏甲 黃誼 高等教育出版社 2005年01月01日 《工程材料基礎(chǔ)》 張文灼? 機(jī)械工業(yè)出版社 2010年02月 《材料力學(xué)》閆曉鵬、武瑛、楊麗萍、高保鳳、李志剛 高等教育出版社 《機(jī)械原理》（第2版）陸寧、樊江玲 清華大學(xué)出版社 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開題報(bào)告 2．本課題要研究或解決的問題和擬采用的研究手段（途徑）： 箱體類零件鉆削組合機(jī)床設(shè)計(jì)基本內(nèi)容： ?(1)零件分析? 仔細(xì)了解所欲加工零件的加工特點(diǎn)，精度和技術(shù)要求。 ?(2)擬定零件工藝方案? 確定零件在組合機(jī)床上完成加工時(shí)的定位基準(zhǔn)以及零件的加工工藝方案。? (3)總體方案設(shè)計(jì)? 根據(jù)工藝方案確定機(jī)床的配置形式及總體結(jié)構(gòu)布局。? (4)組合機(jī)床設(shè)計(jì)——三圖一卡設(shè)計(jì)? 根據(jù)零件圖繪制零件工序圖，零件加工示意圖，機(jī)床尺寸聯(lián)系圖，制機(jī)床生產(chǎn)率計(jì)算卡。? (5)主軸箱設(shè)計(jì)? 繪制主軸箱草圖，確定主軸結(jié)構(gòu)形式和動(dòng)力設(shè)計(jì)并設(shè)計(jì)主傳動(dòng)系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)? 可能遇到的問題：? (1) 組合機(jī)床被加工零件的夾具設(shè)計(jì) (2) ?主軸箱傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)? (3) 組合機(jī)床的總體配置形式? 主要解決方法是通過已學(xué)過的基礎(chǔ)理論和專業(yè)知識(shí)并參考各類相關(guān)專業(yè)書籍，熟悉組合機(jī)床工作原理和設(shè)計(jì)原則，了解各項(xiàng)設(shè)計(jì)參數(shù)和技術(shù)要求進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，同時(shí)利用繪圖軟件進(jìn)行初步結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，參考已有的先進(jìn)設(shè)計(jì)實(shí)例，學(xué)習(xí)其計(jì)算過程和其中的先進(jìn)創(chuàng)新理念并運(yùn)用到自己的計(jì)算創(chuàng)新設(shè)計(jì)中。相關(guān)自已無力解決的問題可以與同學(xué)討論解決，一些自己的創(chuàng)新思想也可與同學(xué)討論其可行性，或者向指導(dǎo)教師請(qǐng)教。 擬采用的研究手段（途徑）：? 1.對(duì)組合機(jī)床的設(shè)計(jì)有一定的掌握? 2.運(yùn)用金屬切削原理及刀具知識(shí)可以確定切削用量和刀具? 3.運(yùn)用機(jī)械制造技術(shù)知識(shí)可以完成“三圖一卡”? 4.運(yùn)用機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)可以解決主軸箱設(shè)計(jì)的過程? 5.運(yùn)用機(jī)械設(shè)計(jì)的知識(shí)可以完成傳動(dòng)零件的校核?? 6.?運(yùn)用機(jī)械制圖的知識(shí)和計(jì)算機(jī)繪圖軟件的幫助可以完成設(shè)計(jì)圖紙的繪制? 7.已經(jīng)擁有大量有關(guān)組合機(jī)床的書籍、圖樣，可以到圖書館查閱相關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)? 8.參考相關(guān)的設(shè)計(jì)的經(jīng)驗(yàn)? 9.與指導(dǎo)老師討論協(xié)商 為了保證形體鉆孔的合理性、實(shí)用性以及加工精度等要求，我們?cè)趫D書館努力收集有關(guān)鉆孔組合機(jī)床的各類資料在箱體鉆孔組合機(jī)床的設(shè)計(jì)中作為參考，提高其加工的合理性。在箱體鉆孔組合機(jī)床的設(shè)計(jì)中，我們必須保證其主軸箱中各個(gè)主軸的進(jìn)給量相同，而且必須保證各個(gè)主軸的轉(zhuǎn)速的同步性，以及加工時(shí)的各切削用量的準(zhǔn)確性。經(jīng)過以上對(duì)箱體鉆孔組合機(jī)床的分析，結(jié)合平時(shí)老師的講解及書本知識(shí)，本次課題設(shè)計(jì)將圓滿完成。 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開題報(bào)告 指導(dǎo)教師意見： 1． 對(duì)“文獻(xiàn)綜述”的評(píng)語(yǔ)： 2． 對(duì)本課題的深度、廣度及工作量的意見和對(duì)設(shè)計(jì)（論文）結(jié)果的預(yù)測(cè)： 指導(dǎo)老師： 年 月 日 所在專業(yè)審查意見： 負(fù)責(zé)人： 年 月 日 揚(yáng)州大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）外文資料翻譯 教 科 部： 機(jī)械電子工程系 專 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 姓 名： 吳 一 非 學(xué) 號(hào)： 100012129 外 文 出 處：*Department of Micro System Engineering, Nagoya University （用外文寫） Center For Cooperative Research in Advanced Sci. and Tech., Nagoya University Furo-cho, Chikusa-ku, Nagoya 464-8603, JAPAN 附 件： Proceedings of the 2001 IEEE 指導(dǎo)老師評(píng)語(yǔ) 簽名： 年 月 日 注：請(qǐng)將該封面與附件裝訂成冊(cè)。 揚(yáng)州大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）中期檢查表 學(xué)生姓名 吳一非 學(xué)號(hào) 100012129 指導(dǎo)教師 任皓 選題情況 課題名稱 箱體類零件鉆削組合機(jī)床設(shè)計(jì) 難易程度 偏難 適中 偏易 工 作 量 較大 合理 較小 符合規(guī)范化 的要求 任務(wù)書 有 無 開題報(bào)告 有 無 外文翻譯質(zhì)量 優(yōu) 良 中 差 學(xué)習(xí)態(tài)度 出勤情況 好 一般 差 工作進(jìn)度 快 按計(jì)劃進(jìn)行 慢 中期工作匯報(bào)及解答問題情況 優(yōu) 良 中 差 中期成績(jī)?cè)u(píng)定： 所在專業(yè)意見： 負(fù)責(zé)人 年 月 日 2001屆IEEE機(jī)器人與自動(dòng)化國(guó)際會(huì)議 于2001年五月韓國(guó)漢城舉行 多壁碳納米管的三維超微型機(jī)械人裝置操作 利辛東*，秋篠宮文仁親王新井*，和福田敏男* *名古屋大學(xué)微系統(tǒng)工程系 **名古屋大學(xué)××中心合作研究在先進(jìn)的科學(xué)與技術(shù) 日本名古屋464-8603東區(qū)，呋喃首席人事官 dong@robo.mein.nagoya-u.ac.j p, arai@mein.nagoya-u.ac.j p, fukuda@mein.nagoya-u.ac.j p 摘要： 多壁碳納米管（碳納米管）是在三維空間中操縱一10-DOF 超微型機(jī)械人裝置操縱，這包括壓電換能器,促進(jìn)驅(qū)動(dòng)（新焦點(diǎn)Inc.）和內(nèi)部的掃描操作，電子顯微鏡（SEM）。機(jī)械手的粗線的分辨率優(yōu)于30nm（X，Y，Z階段驅(qū)動(dòng)促進(jìn)）和旋轉(zhuǎn)一個(gè)2毫弧度，而光纖制造設(shè)備運(yùn)動(dòng)的決議（驅(qū)動(dòng)PZT）是在納米級(jí)的。原子力顯微鏡的懸臂作為末端執(zhí)行器。操作的多壁碳納米管的幾種與介電電泳和范德瓦爾斯部隊(duì)的協(xié)助下開發(fā)的機(jī)器人進(jìn)行。估計(jì)尺寸Φ40nmx7plm單壁碳納米管被原子力顯微鏡懸臂拾起。另一個(gè)50nmx6pm 米碳管之間放置兩個(gè)懸臂，還有一個(gè)040nmx8u米碳管的彎曲懸臂和樣品基質(zhì)。碳納米管（CNTs）連接是基于碳納米管更復(fù)雜的設(shè)備的基本構(gòu)建塊。交叉連接兩個(gè)為~Φ40nm×6um，~Φ50nm×7μm的維度，和一個(gè)丁字路口是由兩個(gè)碳納米管的~Φ40nm×3um.force測(cè)量尺寸進(jìn)行抗彎剛度和一個(gè)~Φ30nm×7μm厚的多壁碳納米管，它們楊氏模量的估值分別是8.641×l0-20nm2和2.17tpa。這樣操作的兩個(gè)性質(zhì)研究的碳納米管和碳納米管為基礎(chǔ)的納米電子機(jī)械系統(tǒng)制造是必不可少的。 關(guān)鍵詞：三維操縱，碳納米管，碳納米管，納米電子機(jī)械系統(tǒng)懸臂，介電電泳，掃描電鏡 1、介紹 飯島愛后[ 1 ]觀察和鑒定第一奈米碳管（CNT）在富勒烯煙炱，許多研究工作已經(jīng)完成對(duì)碳納米管的理論和實(shí)驗(yàn)，它們研究表明他們有特殊的機(jī)械和電氣性能。機(jī)械地說，碳納米管作為最終的纖維，電子的量子線，和化學(xué)和生物探針和納米容器。西都[ 2 ]和[ 3 ]首先預(yù)測(cè)濱田的碳納米管的金屬/半導(dǎo)體性質(zhì)。單壁碳納米管（SWNTs）的合成由飯島愛的AML橋[ 4 ]。個(gè)人多壁管（MWNTs）分別測(cè)定由西班牙的[ 6 ]埃布森 [ 5 ]，西班牙的[ 8 ]L蘭格[ 7 ] 使用一個(gè)單獨(dú)的碳納米管原子力顯微鏡尖端的技術(shù)。帖后[ 9 ]產(chǎn)生散、單分散的單壁碳納米管l.4-nm。曬黑[ 10 ]和巴克拉斯[ 11 ]在個(gè)別單壁碳納米管和束中觀察到單電子效應(yīng)。最近有報(bào)道[ 12 ],裝置如碳納米管量子電阻和室溫下的單壁碳納米管晶體管，對(duì)其機(jī)械特性進(jìn)行了研究[ 14 ]，在這些研究中，利用原子力顯微鏡與一個(gè)優(yōu)秀的虛擬現(xiàn)實(shí)界面的二維平面中的碳納米管的一些操作報(bào)告[ 18 ]，可知在拉伸載荷作用下的破壞機(jī)理和多壁碳納米管的強(qiáng)度已經(jīng)解決了三維操縱[ 16 ]的幫助。 納米操縱，或位置控制在納米尺度，是對(duì)分子納米技術(shù)的第一步。隨著納米技術(shù)的進(jìn)步，需要操縱成為進(jìn)入納米尺度的物體。雖然原子力顯微鏡（原子力顯微鏡）是能夠適當(dāng)?shù)男?dòng)作（埃的十分之一），但不能重復(fù)的位置。這也是目前有限的三個(gè)自由度，沒有旋轉(zhuǎn)的控制。作為掃描探針，它工作得很好；作為一個(gè)納米技術(shù)的施工設(shè)備，它實(shí)際上是有限的到二維平面。 這是在三維空間中構(gòu)建納米結(jié)構(gòu)與器件非常重要的操縱納米對(duì)象。為了實(shí)現(xiàn)這樣的操作，具有納米級(jí)分辨率的機(jī)器人將是有用的工具。對(duì)于一個(gè)超微型機(jī)械人裝置操縱三維操作的基本要求包括納米尺度的位置分辨率，相對(duì)大的工作空間，足夠的自由度的末端執(zhí)行器的三維定位，并通常與復(fù)雜的操作，多終端效應(yīng)。一個(gè)關(guān)鍵的技術(shù)將如何設(shè)計(jì)末端執(zhí)行器在微/納米級(jí)的世界[ 19 ]的物理現(xiàn)象？它是申請(qǐng)一個(gè)微型帆船實(shí)現(xiàn)納米級(jí)物體的拾取和放置操作，而它已被證明。因?yàn)榧舻逗臀矬w之間的電磁相互作用引起大于重力引起的剪應(yīng)不同[ 19 ]對(duì)象的離開。因此，它是一個(gè)更廣闊的戰(zhàn)略，是通過控制相互作用的工具和對(duì)象，而不是用夾持器之間實(shí)現(xiàn)納米操作。基本實(shí)驗(yàn)報(bào)道[日]幾種策略控制的相互作用已經(jīng)提出[ 19-2l ]，和一個(gè)遙控觸摸系統(tǒng)也被提出[ 22 ]。 在下面，一個(gè)超微型機(jī)械人裝置操縱在2節(jié)首先介紹，然后對(duì)超微型機(jī)械人裝置操縱策略3節(jié)中介紹的一些實(shí)驗(yàn)操作，并在4節(jié)中的報(bào)道。在5節(jié)中，力測(cè)量方法的介紹 2。超微型機(jī)械人裝置操縱 開發(fā)了一套超微型機(jī)械人裝置操縱。如下圖所示，有3個(gè)單位共10自由度包括三自由度單元（x-y-a階段，一個(gè)是沿x軸旋轉(zhuǎn)）放置樣品基板，一個(gè)單自由度單元2（Z級(jí)）定位的原子力顯微鏡懸臂梁和六自由度壓電驅(qū)動(dòng)單元3個(gè)懸臂梁的定位。樣品基板，也可以放在2或3方便操作單元。單元1單元2具有線性沖程6mm和旋轉(zhuǎn)360度。對(duì)于粗運(yùn)動(dòng)的線性分辨率為30nm（X，Y和Z階段）和旋轉(zhuǎn)一個(gè)2mrad。3單元是用于補(bǔ)償步進(jìn)運(yùn)動(dòng)單位L和2的壓電驅(qū)動(dòng)的，具有納米級(jí)分辨率的六自由度。 在X-Y臺(tái)旋轉(zhuǎn)毛發(fā)運(yùn)動(dòng)（新焦點(diǎn)Inc.）由兩個(gè)平移安裝硅基板毛發(fā)運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)，這是用于放置被操縱的。在硅襯底，薄膜的鋁涂層作為施加電場(chǎng)產(chǎn)生電極的介電泳力。另一個(gè)電極可以是有線或懸臂單位2或3。使懸臂尖端和硅板絕緣對(duì)方，聚酰亞胺薄膜粘貼在鋁膜。原子力顯微鏡懸臂和樣品之間的介電電泳的方法示于圖（接線單元3是類似的Z級(jí)，因此未顯示）。請(qǐng)注意，在單位L樣品基板的位置和懸臂梁2交換單元。 六自由度8驅(qū)動(dòng)單元用來補(bǔ)償單位L和2步進(jìn)運(yùn)動(dòng)。為獲得更大的工作空（26x22x35ltm3）和一個(gè)更高的分辨率，雙指令驅(qū)動(dòng)和閉環(huán)控制應(yīng)用于此微刻手。致動(dòng)器和傳感器的疊加使3號(hào)機(jī)組變?yōu)樾∏傻捏w積，容易放入掃描電子顯微鏡 [ 25 ]。 獲得實(shí)時(shí)觀測(cè)的機(jī)器人操作，全套安裝在掃描電鏡（JEOL jsm-5300）和二次電子探測(cè)器，具有相對(duì)大的真空室。顯微鏡的分辨率被指定為在30kV中4nm，然而，實(shí)時(shí)視頻的分辨率是兩個(gè)或三個(gè)較低的一個(gè)因素。所有的導(dǎo)線通過隔離真空饋通器通過掃描電鏡室壁連接。所有的機(jī)械部件和電纜從掃描電子顯微鏡觀察區(qū)域得到了妥善的保護(hù)，減少圖像失真的充電效果。 可以發(fā)現(xiàn)，機(jī)器人滿足所有的納米操作的基本要求。它共有10自由度和三個(gè)單位的雙懸臂梁，工作空間6x6x12mm3與3600旋轉(zhuǎn)，粗分辨率為30nm和2mrad而細(xì)的納米尺度。它是為里面的一個(gè)掃描電鏡的真空室，所以對(duì)于操作的實(shí)時(shí)觀測(cè)是實(shí)現(xiàn)和懸臂尖端和樣品之間的力也可以用多次曝光技術(shù)測(cè)量。 3、超微型機(jī)械人裝置操縱原理 處理微對(duì)象，由量子和電磁效應(yīng)引起的相互作用不可忽視，這是不同于宏觀世界。例如，在珠直徑和在掃描電子顯微鏡真空無限板之間相互作用的主要是范德瓦爾斯力[ 22 ]。 另一方面，介電電泳力格式化數(shù)據(jù)輸入程序是一個(gè)客觀珠半徑R函數(shù)，珠8和電場(chǎng)E0的介電系數(shù)。 由于介電泳力是電場(chǎng)強(qiáng)度的梯度功能，很容易通過改變AP控制：使用電壓。它也更容易實(shí)現(xiàn)比控制其他種類的粘附力。用于產(chǎn)生非均勻電場(chǎng)梯度，用鋒利的針如原子力顯微鏡懸臂梁與板的兩個(gè)電極，它是有效的。因此，可以拿起一個(gè)物體放置在板如圖2所示如果介電泳力大于范德瓦爾斯作用力的粒子。為了實(shí)現(xiàn)這樣的操作，有兩種方式可以有效地使用，其中一個(gè)減少范德瓦爾斯的部隊(duì)在[ 19 ]和[ 20 ]描述。另一種方法是控制強(qiáng)度和電場(chǎng)梯度 場(chǎng)。 如圖所示，一個(gè)放置在一個(gè)理想的板（粗糙度，B = 0，因此B / Z = 0）在掃描電子顯微鏡中不能拿起時(shí)產(chǎn)生的介電泳力電壓為100V（3區(qū)）。因?yàn)楦袷交瘮?shù)據(jù)輸入程序＜前輪驅(qū)動(dòng)（在這種情況下，粘結(jié)力的其他種類被忽略，因?yàn)樗鼈兒艽蟪潭壬喜患胺兜峦郀査梗Ｔ摬僮骺梢詫?shí)現(xiàn)通過增加電壓（例如多達(dá)500）以提高介電泳力，或通過增加的粗糙度（如B / Z = 10甚至100）的板以減少范德瓦爾斯力珠。 4、操作實(shí)驗(yàn) 4. 1在多壁碳納米管中拿起，放置，彎曲 與發(fā)達(dá)的超微型機(jī)械人裝置操縱的，單個(gè)碳納米管操作某些種類都試過了。我們的目標(biāo)是構(gòu)建碳納米管的三維結(jié)構(gòu)，同時(shí)研究他們的機(jī)械和電子特性，在這里我們顯示了一些初步分析結(jié)果。 圖4顯示一個(gè)單一的M通風(fēng)孔是拿起的原子力顯微鏡懸臂的2個(gè)單位，其中有一個(gè)大概的尺寸q40nmx7y，M.圖表明多壁碳納米管之間放置兩個(gè)懸臂，和6顯示了多壁碳納米管彎曲。這樣的操作是必不可少的兩個(gè)性質(zhì)研究的碳納米管和碳納米管的制備和制造基于計(jì)數(shù)器的納米電子機(jī)械系統(tǒng)。 4.2多壁碳納米管路口建設(shè) 4.2一種接頭的類型 最近一種接頭的可能性對(duì)連接管的不同直徑和手性產(chǎn)生了相當(dāng)大的興趣 [ 30 ]，這是因?yàn)樵撀房谑羌{米電子器件的構(gòu)建塊的可能性。雖然連接是隨機(jī)發(fā)現(xiàn)了碳納米管樣品，但這是找來制造這樣的基本結(jié)構(gòu)的技術(shù)意義。CNT連接施工難度取決于連接的類型。碳納米管連接類型以碳納米管的類型確定，碳納米管的結(jié)構(gòu)和連接方法： （1）種碳納米管 1）金屬單壁碳納米管 2）半導(dǎo)體單壁碳納米管 3）金屬單壁碳納米管 4）的多壁碳納米管（金屬） （2）配置 1）V或j-接頭 2）丁字路口 3）Y-路口 4）X-路口 5）更復(fù)雜的（例如，3D）連接 （3）連接措施 1）范德瓦爾斯 2）電子束焊接 3）化學(xué)鍵 4）其它方法 4.2.2多壁碳納米管的路口 （1）X結(jié) 一個(gè)X結(jié)（交叉路口）與q40nmx6ym和維度（P 50nm×7P）兩個(gè)多壁碳納米管的。如圖所示，兩個(gè)多壁碳納米管負(fù)載的碳納米管在樣品基質(zhì)和原子力顯微鏡懸臂原材料之間。雖然不能確定清楚如何兩個(gè)多壁碳納米管連接從掃描電子顯微鏡的局限性，它是合理的說他們的軍隊(duì)與范德瓦爾斯。我們?cè)谶@里展示一個(gè)X結(jié)和一個(gè)丁字路口的多壁碳納米管的范德瓦爾斯部隊(duì)的超微型機(jī)械人裝置操縱節(jié)理。 （2）丁字路口 一個(gè)丁字路口是q40nmx3pt尺寸，M和p50nmx2ym兩個(gè)碳納米管，如圖所示。丁字路口舉行的原子力顯微鏡懸臂。同樣地，好像兩個(gè)多壁碳納米管與范德瓦爾斯軍隊(duì)節(jié)理。 5、力的測(cè)量 懸臂和物體之間的力信息的重要是因?yàn)樗鼘?duì)機(jī)械手的控制的必要性和對(duì)碳納米管和碳納米管結(jié)的特性研究，以及更復(fù)雜的碳納米管結(jié)構(gòu)。采用掃描電子顯微鏡圖像和校準(zhǔn)的原子力顯微鏡的懸臂與視頻或多次曝光技術(shù)測(cè)量的力量。 5.1抗彎剛度的多壁碳納米管 一個(gè)單一的碳納米管的屈曲，我們?cè)噲D通過測(cè)量受碳納米管和碳納米管和懸臂梁的變形力評(píng)估碳納米管的剛度。圖（a）和（b）顯示兩個(gè)連續(xù)的掃描電鏡圖像幀記錄在彎曲過程中，（c）和（d）描述分析模型（a）和（b），分別和（E）顯示在多壁碳納米管的力量。根據(jù)歐拉公式和力的平衡關(guān)系，可以得到以下方程。 其中，W ]和W2是屈曲力受基體的碳納米管，F(xiàn)是在圖9懸臂反應(yīng)力的差異（A）和（B），E / Z的楊氏模量，是面積的二次矩，和其他參數(shù)和它們的值在表1列出，在那里Al，A2，嗨，H2值，8和D測(cè)圖（a）和（b），k是一個(gè)格溫校準(zhǔn)值。 掃描電子顯微鏡限制我們得到的碳納米管的納米管和詳細(xì)的幾何結(jié)構(gòu)的直徑的精確值，因此難以獲得相對(duì)準(zhǔn)確的楊氏模量值。但得到的楊氏模量的一個(gè)保守的估計(jì)，這是實(shí)心圓柱和D = 30nm合理的假設(shè)。然后我們得到了E = 2.17tpa。這是一點(diǎn)點(diǎn)比[ 14 ]中獲得的平均值，在那里他們應(yīng)用熱振動(dòng)的方法和得到的平均值E = 1.8tp，但單個(gè)納米管的數(shù)據(jù)范圍從0.4到4.15tpa。通過多次曝光技術(shù)測(cè)量在式（5）的結(jié)果是合理的。 5.2力如圖10顯示了這個(gè)力測(cè)量方法的原理 兩個(gè)校準(zhǔn)懸臂“戰(zhàn)斗”彼此。左邊的向上移動(dòng)20.20um，尖端的正確的變形具有相同的距離。根據(jù)懸臂梁的剛度，它可以認(rèn)為兩種懸臂之間的力是607.2nn。 國(guó)際測(cè)量師聯(lián)合會(huì)表明，多壁碳納米管回升到原子力顯微鏡的懸臂。在這個(gè)過程中，該部隊(duì)（主要是范德瓦爾斯軍隊(duì)）的原子力顯微鏡懸臂和樣品之間的be314.9nn。圖（a）和（b）顯示一個(gè)X結(jié)推拉上的多壁碳納米管的變形。 圖12（C）是一個(gè)多重曝光的照片，描繪了同樣的過程顯示圖（a）和（b）。從圖（C），在這個(gè)過程中發(fā)生的力的測(cè)量是54.6nn 。 6、結(jié)論 帶有兩個(gè)懸臂10-DOF 超微型機(jī)械人裝置操縱已經(jīng)建成，在掃描電子顯微鏡。通過調(diào)節(jié)施加的原子力顯微鏡的懸臂和樣品基體之間的電壓，對(duì)介電泳力對(duì)象有效控制。三維操作是在多壁碳納米管的介電泳力控制輔助實(shí)現(xiàn)，和力的測(cè)量進(jìn)行了。正在開發(fā)的機(jī)器人將為納米顆粒的性能研究與納米積木(如碳納米管納米級(jí)的裝置)建設(shè)的基本工具。力進(jìn)行測(cè)量和抗彎剛度和一個(gè) p30nmx7ktm多壁碳納米管的楊氏模量的估計(jì)分別8.641xl0-20nm2和2.17tpa。 致謝 我們感謝在三重大學(xué)教授齋藤為我們的研究多壁碳納米管樣品提供有益討論，并作感謝教授R. Saito在電氣通信大學(xué)提出對(duì)碳納米管的一本書的指導(dǎo)。 參考： [1] S. lijima, Helical Microtubules of Graphitic Carbon, Nature, V01.354, pp.56-58 (1991). [2] R. Saito, G. Dresselhaus and M. S. Dresselhaus, Physical Properties of Carbon Nanotubes, Imperial College Press (1998). [3] N. Hamada, S. I. Sawada and A. Oshiyama, New One-Dimensional Conductors: Graphitic Microtubules, Phys. Rev. Lett., V01.68, pp.1579 -1581(1991). [4] S. Iijima and T. Ichihashi, Single-Shell Carbon Nanotubes of l-nm Diameter, Nature, V01.363, pp.603-601(1993). [5] T. W. Ebbesen, H. J. Lezec, H. Hiura, J. W. Bennett, H. F. Ghaemi and T. Thio, Electrical Conductivity of Indiviclual Carbon Nanotubes, Nature, V01.382, pp.54 -56 (1996). [6]H.J. Dai, E.W. Wong and C.M. Lieber, Probing Electrical Transport in Nanomaterials: Conductivity of individual Carbon Nanotubes, Science, V01.272, pp.523-526 (1996). [7] L. Langer, V. Bayot, E. Grivei, J.P. Issi, J.P. Heremans, C.H. Olk, L. 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