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基于卡盘夹紧力补偿的气动回路分析与优化
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作者 虞启辉 韩镇杰 +3 位作者 张建龙 孙永涛 秦日鹏 孙国鑫 《机床与液压》 北大核心 2025年第22期224-232,共9页
机床主轴高速运转产生离心力导致夹紧力显著衰减,影响工件加工精度和安全性。为补偿因高速运转引起的夹紧力降低,设计一种基于压力调节的气动卡盘夹紧力回路系统,通过夹紧力衰减的反馈,调节缸内压力以维持夹紧力稳定。分析系统的补偿性... 机床主轴高速运转产生离心力导致夹紧力显著衰减,影响工件加工精度和安全性。为补偿因高速运转引起的夹紧力降低,设计一种基于压力调节的气动卡盘夹紧力回路系统,通过夹紧力衰减的反馈,调节缸内压力以维持夹紧力稳定。分析系统的补偿性能,基于卡盘静态力与动态力方程、气体连续性方程及流量方程等,建立系统的数学模型,并利用AMESim搭建系统仿真模型,通过参数辨识确定摩擦力等相关参数。对系统的压力动态响应进行研究,以腔内目标压力与实际压力的差最小为目标,通过全因子实验设计获得对压差影响显著的关键参数,并采用序列二次规划算法对关键参数进行优化。仿真结果表明:在最优参数组合下,卡盘腔内的压力高于目标压力,误差控制在0.1%左右,且压力上升迟滞时间为0.02~0.04 s;对于缸径100 mm、楔角15°的楔式气动卡盘,随着转速增大,相较于未采用补偿的系统,采用供气补偿系统的夹紧力衰减后可以在0.1~0.2 s内有效恢复至初始压力下的静态力值。在压力0.6 MPa、转速3000 r/min时,夹紧力降低为12.62 kN后能够恢复至静态值18.84 kN,提升了33%。系统夹紧力的补偿满足国标中对于夹紧力的要求。 展开更多
关键词 气动卡盘 夹紧力 参数辨识 压力调节补偿
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石油钻杆维修四爪独立驱动主动定心卡盘设计
2
作者 李凡 毛青伟 +2 位作者 谭宏年 朱红波 李继霞 《科技风》 2025年第19期4-6,共3页
石油钻杆在使用过程中与岩壁和泥浆摩擦会发生磨损,通过对钻杆的维修可以延长使用寿命提高重复利用率,节约成本。钻杆的维修过程主要为钻杆的清洗、校直、台肩补焊,以及进行接头螺纹的加工等,其中台肩补焊和接头螺纹车屑过程中都需要对... 石油钻杆在使用过程中与岩壁和泥浆摩擦会发生磨损,通过对钻杆的维修可以延长使用寿命提高重复利用率,节约成本。钻杆的维修过程主要为钻杆的清洗、校直、台肩补焊,以及进行接头螺纹的加工等,其中台肩补焊和接头螺纹车屑过程中都需要对钻杆夹紧并保证对中。本文设计了一种四爪独立驱动主动定心卡盘及定心控制系统来保证钻杆维修过程中的对中。四爪独立驱动卡盘每个卡爪通过一个伺服电机独立驱动,通过蜗轮蜗杆和齿轮齿条机构传动,采用PC-单片机作为卡盘的控制系统,激光位移传感器和角度编码器检测钻杆位置,采用PID模糊控制算法计算并控制卡爪移动,保证钻杆夹紧对中,解决了钻杆维修过程中瓶颈问题,从而保证钻杆维修能自动化运行。 展开更多
关键词 钻杆维修 四爪卡盘 独立驱动 定心 PID模糊控制
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瀚柏格夹具系统技术(上海)有限公司 TOPlus premium超级卡盘
3
《现代制造》 2025年第4期36-36,共1页
HAINBUCH的卡盘一直以高精度著称。一旦卡盘校准后,重复夹紧的跳动量接近于零。当更换不同的夹头时,跳动量通常在3~7μm之间,无需校准。使用TOPlus premium超级卡盘,无论使用哪种夹头,HAINBUCH总能保证在无需校准的情况下跳动量≤5μm... HAINBUCH的卡盘一直以高精度著称。一旦卡盘校准后,重复夹紧的跳动量接近于零。当更换不同的夹头时,跳动量通常在3~7μm之间,无需校准。使用TOPlus premium超级卡盘,无论使用哪种夹头,HAINBUCH总能保证在无需校准的情况下跳动量≤5μm。使用带有超级夹头的TOPlus premium超级卡盘,并依靠工件定位块进行夹紧,能够轻易达到该精度。这意味着生产者无需浪费时间对小批量多品种产品生产时的夹具更换进行校准,与大批量生产中校准的卡盘一样精确,满足柔性化的需求。 展开更多
关键词 TOPlus premium超级卡盘 高精度 HAINBUCH卡盘
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传统三爪卡盘改进方法 被引量:1
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作者 郑卫刚 《轻工机械》 CAS 2009年第3期73-73,共1页
关键词 三爪卡盘 传统 机械加工 动力卡盘 自定心卡盘 高精度 高速化 多样化
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液压径向卡盘设计及卡紧响应特性分析
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作者 刘琦 李永帅 《机械管理开发》 2025年第6期9-11,共3页
为了提高机床生产线上工件卡紧效果,设计了一种3活塞液压径向卡盘。将压力油经卡瓦过滤嘴注射到夹头内腔中,在3个活塞上形成极大负荷,将瓦块推向中间位置。处于松开下活塞克服来自气缸和密封件的压力,最终抵消回油作用力。夹紧工况下,在... 为了提高机床生产线上工件卡紧效果,设计了一种3活塞液压径向卡盘。将压力油经卡瓦过滤嘴注射到夹头内腔中,在3个活塞上形成极大负荷,将瓦块推向中间位置。处于松开下活塞克服来自气缸和密封件的压力,最终抵消回油作用力。夹紧工况下,在0.3 s时间内,压力从0上升至18.6 MPa,总体测试结果与模拟反应时间相符。松开工况下,到达0.2 s后,压力从18.6 MPa降至0,解锁所需平均时间为0.45 s,实际测试数据与模拟曲线保持一致,所需反应时间相同。研究结果为优化卡盘结构设计提供有益指导。 展开更多
关键词 径向卡盘 响应特性 数学模型 动态分析
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晶圆承载卡盘设计及模态分析
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作者 郭立刚 郑静涛 +3 位作者 李长城 李国森 付佳维 代卫才 《科技创新与应用》 2025年第17期110-113,共4页
采用三维建模软件对某型去胶机的晶圆承载卡盘进行设计建模,运用有限元分析软件完成对晶圆承载卡盘动力学分析。通过分析相关数据,晶圆承载卡盘一阶固有频率为776.09 Hz,远大于额定转速时的频率,晶圆承载卡盘在额定工况下不在共振频率... 采用三维建模软件对某型去胶机的晶圆承载卡盘进行设计建模,运用有限元分析软件完成对晶圆承载卡盘动力学分析。通过分析相关数据,晶圆承载卡盘一阶固有频率为776.09 Hz,远大于额定转速时的频率,晶圆承载卡盘在额定工况下不在共振频率区间内,论证承载卡盘结构的可靠性。同时对不同的工况转速进行实测验证,验证结果表明承载卡盘安全可靠,为后续大尺寸晶圆承载卡盘结构的设计和优化提供参考依据。 展开更多
关键词 晶圆承载卡盘 模态分析 频率 结构设计 结构优化
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静电卡盘静电力测量实验平台设计与实现 被引量:1
7
作者 王珂晟 《装备制造技术》 2025年第6期1-4,18,共5页
静电卡盘作为芯片制造装备中的核心部件,其静电力测量一直是技术难题。传统测量装置的误差大、效率低。通过分析误差来源,提出静电卡盘静电力测量的新方法。在晶圆背面通入气体,作为均布力的背吹气体压力可确保晶圆受力的均匀性;在晶圆... 静电卡盘作为芯片制造装备中的核心部件,其静电力测量一直是技术难题。传统测量装置的误差大、效率低。通过分析误差来源,提出静电卡盘静电力测量的新方法。在晶圆背面通入气体,作为均布力的背吹气体压力可确保晶圆受力的均匀性;在晶圆上方设置微力探头部件,以探头的接触力作为表征晶圆脱附行为的关键参数,利用该力的突变来判断晶圆脱附时刻,实现对局部脱附的准确检测。提出整体脱附的判定准则,并导出静电力换算公式。依据上述原理,自主研制包含软硬件系统的集机、电、气于一体的静电力测量实验平台。介绍总体设计方案,并展示微力探头部件、背吹气体系统、测量控制与数据采集系统的设计结果。该平台实现了主要功能的模块化和控制系统的高度集成化,可有效降低系统误差,提高测量精度和效率,保证实验的可重复性。该平台操作简便,实用性强。测量结果与理论计算结果基本吻合,不仅可测量静电卡盘工作状态的静电力,还能够测量断电后的残余静电力及其衰减时间,为静电卡盘性能评估提供更全面的技术手段。 展开更多
关键词 芯片制造装备 静电卡盘 静电力 测量方法 实验平台
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高速旋转动力卡盘动态夹紧力的有限元计算方法 被引量:8
8
作者 王健健 冯平法 +1 位作者 张建富 闫培龙 《华中科技大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第3期7-11 27,27,共6页
针对液压动力卡盘的设计和使用过程中,动态夹紧力理论计算模型过于复杂而导致适用性差的问题,提出了楔式动力卡盘动态夹紧力的有限元计算方法.该方法通过对拉杆施加螺栓预紧力,并分步加载,来模拟液压锁的作用,考虑了卡盘和工件刚度等因... 针对液压动力卡盘的设计和使用过程中,动态夹紧力理论计算模型过于复杂而导致适用性差的问题,提出了楔式动力卡盘动态夹紧力的有限元计算方法.该方法通过对拉杆施加螺栓预紧力,并分步加载,来模拟液压锁的作用,考虑了卡盘和工件刚度等因素的影响,动态夹紧力的测量实验验证了该方法的有效性.基于该有限元计算方法,研究卡盘的使用参数、主要相对运动接触面间的摩擦系数、卡爪材料等对动态夹紧力的影响规律,为动力卡盘的优化设计提供技术支持. 展开更多
关键词 卡盘 有限元计算 动态夹紧力 刚度 摩擦 卡盘设计
原文传递
自定心液压动力卡盘的研究综述 被引量:30
9
作者 杨华勇 周城 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第2期244-251,共8页
自定心液压动力卡盘是数控机床的功能部件。回顾了自定心液压动力卡盘的发展历程,从夹紧力损失、回转液压缸的配流和冷却、夹持精度、振动与噪声、夹持刚度和阻尼以及检测监视技术等六个方面重点论述了高速高精度自定心液压动力卡盘的... 自定心液压动力卡盘是数控机床的功能部件。回顾了自定心液压动力卡盘的发展历程,从夹紧力损失、回转液压缸的配流和冷却、夹持精度、振动与噪声、夹持刚度和阻尼以及检测监视技术等六个方面重点论述了高速高精度自定心液压动力卡盘的研究现状。总结并指出了自定心液压动力卡盘的发展趋势、研究方向和有待解决的新课题。 展开更多
关键词 自定心卡盘 回转液压缸 动力卡盘 发展历程 研究现状
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模锻三爪卡盘设计与性能分析
10
作者 阮荣荟 《装备机械》 2025年第4期65-67,71,共4页
卡盘的效率直接影响锻压机的使用效率,进而影响冶金成型质量。为了提高模锻生产线上工件的卡紧效果,设计了一种三活塞液压模锻三爪卡盘。在三个活塞上形成极大负荷,抵抗弹簧冲击作用,将卡瓦推向中间位置,实现夹持控制。搭建模锻三爪卡... 卡盘的效率直接影响锻压机的使用效率,进而影响冶金成型质量。为了提高模锻生产线上工件的卡紧效果,设计了一种三活塞液压模锻三爪卡盘。在三个活塞上形成极大负荷,抵抗弹簧冲击作用,将卡瓦推向中间位置,实现夹持控制。搭建模锻三爪卡盘的仿真模型,进行性能分析。分析结果表明,采用模锻三爪卡盘,在0.6 s左右达到18.2 MPa压力,夹紧效果良好。应用模锻三爪卡盘,有助于提高模锻控制精度,具有较高的使用价值。 展开更多
关键词 模锻 卡盘 设计 性能 分析
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面向智能制造的动力卡盘应用探讨
11
作者 徐伟 《金属加工(冷加工)》 2025年第2期33-37,共5页
针对动力卡盘在智能化加工需求下存在精度、适配性等方面的问题,提出相对应的解决措施,包括定期维护校准、采用高精度零部件等高精度提升举措,设计多功能卡盘等适配性拓展策略,优化动力系统等夹紧力控制方法,优化机械结构等响应速度提... 针对动力卡盘在智能化加工需求下存在精度、适配性等方面的问题,提出相对应的解决措施,包括定期维护校准、采用高精度零部件等高精度提升举措,设计多功能卡盘等适配性拓展策略,优化动力系统等夹紧力控制方法,优化机械结构等响应速度提升途径,选用优质材料等维护与可靠性增强措施,以及综合考虑性价比等成本控制手段。 展开更多
关键词 动力卡盘 智能 加工 夹紧 应用
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脉冲电机驱动端面卡盘设计及切削性能实验分析
12
作者 李孝存 伊洪彬 《机械管理开发》 2025年第9期28-30,共3页
数控机床中端面卡盘在轴类加工件安装固定中得到广泛应用,卡盘设计的平衡性直接影响到加工件挠度变形以及尺寸精度。设计了一种具有自调节能力的端面卡盘结构,并给出了步进电机脉冲数误差补偿方案。依托于Labview数据测试系统监测的切... 数控机床中端面卡盘在轴类加工件安装固定中得到广泛应用,卡盘设计的平衡性直接影响到加工件挠度变形以及尺寸精度。设计了一种具有自调节能力的端面卡盘结构,并给出了步进电机脉冲数误差补偿方案。依托于Labview数据测试系统监测的切削力开展测试分析。采用补偿法校正直径偏移后加工件由弯引起误差控制在设计范围中,证实所提方法可以有效描述实际弯曲程度,具有很高的使用价值。 展开更多
关键词 端面卡盘 误差补偿 挠度变形 安全性 加工精度
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静电卡盘结构参数对残余静电力衰减的影响
13
作者 王珂晟 于文强 《装备制造技术》 2025年第7期6-9,共4页
为了找到影响静电卡盘断电后残余静电力衰减的主要因素,并发现其影响规律,改进静电卡盘设计,提高生产效率,该文基于经过实验验证的隐函数形式的数学模型,分别考察6个可变参数(接触界面狭缝平均间距、凸台高度、介电层厚度、介电层表面... 为了找到影响静电卡盘断电后残余静电力衰减的主要因素,并发现其影响规律,改进静电卡盘设计,提高生产效率,该文基于经过实验验证的隐函数形式的数学模型,分别考察6个可变参数(接触界面狭缝平均间距、凸台高度、介电层厚度、介电层表面积、凸台总面积与介电层表面积之比、单个电极面积与介电层表面积之比)对静电卡盘断电后残余静电力衰减的影响规律,并逐一从物理机制方面进行分析和解释。结果表明,有3个参数:介电层表面积、接触界面狭缝平均间距、凸台总面积与介电层表面积之比,对静电卡盘残余静电力衰减有显著影响;缩小接触界面狭缝平均间距,或增大介电层表面积,或提高凸台总面积与介电层表面积之比,可以使残余静电力衰减得更快。在具体设计时,必须注意各种约束条件,统筹兼顾,综合平衡。 展开更多
关键词 芯片制造装备 静电卡盘 结构参数 残余静电力
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电动卡盘的可靠性测试与分析 被引量:1
14
作者 吴彦农 支前峰 《淮阴工学院学报》 CAS 2001年第6期24-25,28,共3页
本文介绍了卡盘夹紧力及电机工作电流的测试方法 。
关键词 电动卡盘 可靠性 测试 分析 卡盘夹紧力 柔性制造系统 FMS 数控车床
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机床加工的精密气动卡盘研发 被引量:1
15
作者 张燕莉 王玉阳 《机械管理开发》 2024年第8期96-99,共4页
数控机床精加工工序中,自动卡盘夹紧力突变可引起机床精加工的形状误差、位置误差和环形工件的圆度误差。通过对数控机床加工的精密气动卡盘的研发与设计,可有效解决气动卡盘夹紧力突变的问题,推动我国数控机床的科技进步,为同类其他产... 数控机床精加工工序中,自动卡盘夹紧力突变可引起机床精加工的形状误差、位置误差和环形工件的圆度误差。通过对数控机床加工的精密气动卡盘的研发与设计,可有效解决气动卡盘夹紧力突变的问题,推动我国数控机床的科技进步,为同类其他产品的设计提供分析基础和理论参考。 展开更多
关键词 机床 卡盘 夹紧力突变 精密气动卡盘
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锥面盘丝卡盘
16
作者 冯雅芬 王世成 王雪梅 《机电工程》 CAS 1997年第4期64-64,共1页
在普通车床和磨床上,卡盘的结构和精度对提高机床的加工精度、改善主轴的受力条件及生产效率起着关键的作用。几十年来,在世界各国普遍应用的是三爪自动定心的平面盘丝扣卡盘,而法国FT—150高速仿形车丝机床三爪自动定心卡盘上,采用了... 在普通车床和磨床上,卡盘的结构和精度对提高机床的加工精度、改善主轴的受力条件及生产效率起着关键的作用。几十年来,在世界各国普遍应用的是三爪自动定心的平面盘丝扣卡盘,而法国FT—150高速仿形车丝机床三爪自动定心卡盘上,采用了锥面盘丝扣卡盘,即盘丝扣在锥形体上。其结构原理图,如图1示。在两种卡盘作用相同的情况下,锥面盘丝卡盘的外径和厚度尺寸均可缩小。 展开更多
关键词 机床 卡盘 锥面盘丝卡盘
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自制电、手动两用三爪卡盘
17
作者 方筱萍 方霞 《机床电器》 1997年第1期45-45,48,共2页
关键词 卡盘 三爪卡盘 电动 手动
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楔式动力卡盘静态夹持精度建模与综合 被引量:11
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作者 王健健 张建富 +2 位作者 冯平法 吴志军 赵沿民 《西安交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第3期90-95,共6页
为了提高液压动力卡盘的设计及制造精度,基于小位移旋量的方法,考虑4个精度指标及9项一致性的因素后,采用多体理论建立了楔式动力卡盘的静态夹持精度模型。基于该模型,采用蒙特卡罗方法对批量生产条件下的卡盘的静态夹持精度、单个卡盘... 为了提高液压动力卡盘的设计及制造精度,基于小位移旋量的方法,考虑4个精度指标及9项一致性的因素后,采用多体理论建立了楔式动力卡盘的静态夹持精度模型。基于该模型,采用蒙特卡罗方法对批量生产条件下的卡盘的静态夹持精度、单个卡盘的重复静态夹持精度,以及高爪配车后的定心精度进行了分析,定量地阐述了各因素对卡盘静态夹持精度的影响程度,进而针对线性化处理后的精度模型,以成本最小化为目标函数,提出了使用遗传算法进行精度综合的方法。研究表明,对于型号为KT55200的卡盘,当楔心套和盘体的配合间隙控制在10μm以内时,高爪配车才能有效提高卡盘的重复定心精度,通过一致性控制向量寻优进行精度综合,可降低19%的生产成本。 展开更多
关键词 动力卡盘 静态夹持精度 精度综合
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离心力补偿卡盘高速回转夹紧特性研究 被引量:16
19
作者 冯平法 郁鼎文 +1 位作者 吴志军 Uhlmann E 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第14期1648-1652,共5页
通过对高速切削过程中卡盘和工件的受力与变形分析,建立了离心力补偿卡盘夹紧力变化的理论分析计算模型,并进行了实验验证。研究了卡盘的实际夹紧力变化、离心力补偿效率、夹紧力迟滞等高速回转夹紧特性,指出了卡盘设计和使用中应注意... 通过对高速切削过程中卡盘和工件的受力与变形分析,建立了离心力补偿卡盘夹紧力变化的理论分析计算模型,并进行了实验验证。研究了卡盘的实际夹紧力变化、离心力补偿效率、夹紧力迟滞等高速回转夹紧特性,指出了卡盘设计和使用中应注意的问题,为更加合理有效地发挥离心力补偿卡盘的高速潜能、提高高速车削过程的安全性提供了科学的技术依据。 展开更多
关键词 高速车削 卡盘 离心力补偿 夹紧力变化
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动力卡盘对数控机床加工精度的影响 被引量:6
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作者 胡志栋 姜继海 +1 位作者 戴达军 黄铮 《现代制造工程》 CSCD 北大核心 2009年第8期4-9,共6页
数控机床主轴的精度直接影响数控机床的加工精度,目前其转速要求越来越高,现有的机床附件——动力卡盘与主轴的高转速形成了矛盾,其中安全和精度是首先要考虑的因素。分析了动力卡盘对加工精度的影响,针对回转油缸配流问题对提高动力卡... 数控机床主轴的精度直接影响数控机床的加工精度,目前其转速要求越来越高,现有的机床附件——动力卡盘与主轴的高转速形成了矛盾,其中安全和精度是首先要考虑的因素。分析了动力卡盘对加工精度的影响,针对回转油缸配流问题对提高动力卡盘转速的限制,将配流副的问题归结为端面油膜密封技术问题,为动力卡盘的高速化提供了参考,也为数控机床高速切削下的加工精度问题提供了解决途径。 展开更多
关键词 数控机床 精度 主轴 动力卡盘 端面油膜密封
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