锥基波形前刀面硬齿面插齿刀构形方法与构形理论的研究

在深入剖析现有硬齿面插齿刀构形方法利弊的基础上,论述了锥基波形前刀面硬齿面插齿刀的构形方法与构形理论及其优越性。研究表明:新构形方法插齿刀较现有插齿刀构形精度可提高一倍以上,刀具主剖面负前角绝对值可提高2～5倍,刀具抗崩刃能力和整体寿命大幅度提高,完全满足高精度硬齿面插齿加工的需要。

用飞切法加工光学晶体平面镜

从单晶锗光学晶体结构入手，深入分析了光学晶体材料切屑切除与晶体结构方位的关系，确定了材料产生剪切滑移的最佳晶向，据此提出了在这些晶向上对单晶锗进行飞切加工的新工艺，从而有效地消除了已加工表面断裂破坏区，获得了表面粗糙度０．００７～０．００９均匀一致的光滑表面。

机械刻划纯铝侧向隆起规律试验

为研究机械刻划过程中纯铝材料的侧向隆起规律,基于机械刻划试验装置,分别利用刀尖角为80°、85°、90°、95°和100°的金刚石圆锥刻刀,对纯铝进行深度范围为5μm^25μm的机械刻划试验。通过对隆起高度的检测分析,建立侧向隆起高度与槽深和刀尖角的数学统计关系,通过已知的槽深和刀尖角等参数,在金刚石圆锥刻刀刻划纯铝材料前,对槽形隆起高度进行简单预测,同时也对V形槽槽形形状的预测起到指导性作用。

铌酸锂晶体平面镜的金刚石飞切加工

铌酸锂 (LiNbO3 )晶体是常用的电光晶体、声光晶体和变频晶体 ,常用于制作电光开关、激光调制器、偏转器、光电倍增管等 ,在激光技术中应用较多。但LiNbO3 晶体脆性大 ,机械加工易使材料产生解理断裂破坏 ,可加工性极差 ;另外 ,由于LiNbO3 具有各向异性 ,车削加工时晶体的结晶方位相对于切削方向连续变化 ,已加工表面呈现各向异性特征 ,即产生以工件回转轴线为中心的扇形粗糙区和光滑区 ,严重影响已加工表面质量的一致性。为确保获得表面质量均匀一致的光滑表面 ,我们提出了LiNbO3 晶体平面镜的金刚石飞切加工工艺。飞切加工在应用光学国家重点实验室MSG 32 5数控金刚石车床上进行。自行设计制作2 2 0× 5 0mm飞切刀盘 ,在飞切刀盘外缘平行于轴线对称铣削 2个刀槽 ,其中一个刀槽装夹金刚石刀具 ,另一个刀槽装夹 1个等重平衡刀杆。取下机床真空夹盘 ,将飞切刀盘装夹在机床主轴上 ,由机床主轴通过飞切刀盘为金刚石刀具提供旋转主运动。在机床的工作台上设计安装一支架 ,支架上固定安装一精密胎具 ,将LiNbO3 晶体试件用热软胶粘在胎具上 ,其中心与机床主轴回转中心等高 ,由工作台带动支架 ,使工件作横向进给运动。安装工件时 ,必须确定最佳的飞切方向 ,即选择材料最容易产生剪切滑移的晶向 。

金刚石车削单晶锗平面表面粗糙度扇形分布特征的研究

建立了金刚石车削单晶锗切削力的分布模型,研究了车削单晶锗平面时表面粗糙度呈现扇形区分布特征的成因机制,并进行了实验验证,采用飞切方法加工单晶锗时,可以制得表面粗糙度Ra值为0.007～0.009μm的匀质光滑表面。

金刚石车削单晶锗和硅

本文研究了金刚石车削单晶锗、硅时表面粗糙度随切削方向的变化规律。研究表明：表面粗糙度与切削方向和解理面的夹角有关，夹角越大，切削力在垂直于解理面方向上的分力越大，材料越倾向于产生解理破坏，表面粗糙度越大；反之，材料越倾向于滑移变形。

延伸角锥刀刻划衍射光栅过程金属流动规律的数值模拟研究

利用DEFORM-3D软件对延伸角锥刀刻划中阶梯衍射光栅过程进行了三维有限元数值模拟仿真,通过分析材料流动速度图、等效应力图和应变图,着重讨论铝膜成型过程中金属流动规律,为此类金刚石刻划刀的定向及研制提供了有价值的参考依据。

衍射光栅机械刻划成槽的预控试验

由于目前机械刻划衍射光栅加工仍依赖操作者经验,故存在成槽质量差、无法预控等问题。本文结合铝薄膜蒸镀工艺现状,采用X射线衍射法(XRD)、扫描电子显微镜法(SEM)及纳米压痕实验揭示不同薄膜样本的微观结构与力学属性,提出了制作衍射光栅的"薄膜分类试刻法"。研究结果表明,光栅刻划过程可近似等效为楔体下压过程,对"低弹性模量类"薄膜,可采用滑移线场进行解析求解并一次试刻成槽;对"弹塑性类"薄膜,可采用有限元模拟实验进行成槽预控。该方法可预先对薄膜甄别分类,用不同的计算方法确定不同种类薄膜的工装参数,进而刻划出近乎完美的槽形;同时减少了试验刻划耗时与浪费,提高了成槽质量与刻划效率;为刻划更加精密的光栅奠定了基础。

中阶梯光栅铝膜的大压深纳米压痕试验

为研究光栅铝膜在机械刻划深度范围内的弹塑性变形特征,通过纳米压痕仪的Berkovich压头对现有79 g/mm中阶梯光栅铝膜进行大压深连续纳米压痕试验测试。按10 s-10 s的加-卸载方式进行压深步0.5μm、最大压深5.0μm、每个压痕步重复6次的连续压痕试验,获得整个压深尺度范围内弹性模量、硬度、最大回弹量、等效回弹锥角和回弹系数随压深的变化规律。光栅镀铝膜层材料的弹性模量、硬度在浅表层体现出较强尺寸效应,同时在镀铬过渡层和玻璃基底综合效应的影响下出现"拐点"极值;残余压痕的最大回弹量随压深近似线性增加,但是相对压深的回弹量、等效回弹锥角和回弹系数均随压深减小,这表明光栅铝膜在机械刻划深度范围内的回弹性能受压入深度的影响较大。这对于认识现有中阶梯光栅镀铝膜层材料的力学性能并改进镀膜工艺具有重要意义。

利用ANSYS进行激光打孔温度场仿真

由于激光与材料相互作用的复杂性,使得小孔加工质量很难控制。根据激光打孔的特点与实际加工环境建立激光打孔的热力学模型,利用有限元分析软件ANSYS对激光打孔过程的温度场进行模拟仿真,通过对温度场的分析,得到小孔的孔深、孔径的时间特性以及随激光能量的变化曲线,为实际打孔之前选择最优打孔参数提供参考。

单晶锗各向异性对加工表面粗糙度的影响

为了减少锗组件加工时易发生断裂破坏和加工表面质量不均一问题,从单晶锗结构的各向异性特征出发,研究了单晶锗材料解理面和滑移面上的应力变化;给出晶体取向对切屑脆-韧去除方式影响程度的判据;建立了单晶锗任意晶面的解理面和滑移面上应力计算模型;分析了单晶锗车削表面粗糙度以及切削力的各向异性分布规律。并对典型晶面及任意晶面的切屑脆-韧去除方式和晶向之间关系进行了计算。通过切削试验,验证了模型和判据的正确性。

米级口径跟踪架的设计与模态分析

在光电经纬仪中,望远镜的口径越大,对跟踪架的结构刚度要求越高。因此对于跟踪架的结构设计备受关注。本文以地平式U型跟踪架为例,对其中的两个关键部件如四通和转台采用方钢管桁架结构进行设计,结合有限元设计及模态分析,求解其固有的谐振频率。通过与传统的钢板焊接结构比较,结果表明方钢管桁架结构刚度更高,重量更轻。对于口径达到1 m的地平式经纬仪跟踪架,重量达到6 200 kg时,经过激振试验和扫频测试,测得机械谐振频率达到了78 Hz。

薄壁零件的制造工艺研究现状

薄壁零件制造过程中的变形控制研究是现代制造领域的重要课题。介绍了薄壁零件的结构特点,分析了加工变形的影响因素,表明材料与结构、装夹工艺、切削力与切削热、以及残余应力是造成薄壁零件变形的主要原因。并在此基础上总结了相应的控制方法,给出了相关技术的发展趋势。只有考虑薄壁件全局的影响因素,结合理论建模、仿真分析和试验相结合的手段才能更好地进行薄壁件产品加工变形的分析与控制,提高薄壁件量产的成品率和加工质量,为控制薄壁零件变形提供了依据。

衍射光栅机械刻划工艺理论分析与实验研究

目前,"试刻划"加工光栅的工艺模式耗时长、效率低,且机械刻划光栅的槽形无法准确预控。通过纳米压痕实验对光栅刻划铝薄膜的微观结构及力学性能进行了表征,采用DEFORM有限元分析软件并结合正交试验对成槽过程进行了研究,通过对数据进行极差分析和单因素影响规律实验分析,建立了槽底角数学工艺模型。研究结果表明,光栅刻划过程可转化为楔体下压过程,基于有限元模拟实验的槽底角数学工艺模型可用。

高速变焦液体透镜的发展动态综述

高速变焦液体透镜是光学成像领域内新兴的一个研发热点。首先从微流控方法和机理的角度介绍了近几年国内外学者研究的高速变焦液体透镜技术,阐述了相关技术特点和发展趋势。最后,对高速变焦液体透镜技术在军、民若干领域的具体应用进行了分析,对该技术的前景和面临的挑战进行了展望。

光栅机械刻划摩擦型颤振机理

研究了光栅机械刻划过程中弹性刀架和金刚石刻刀系统的摩擦型颤振机理.建立了光栅机械刻划摩擦型颤振动力学模型,并对颤振系统进行了稳定性分析,提出了系统的稳定性条件和“稳定性阈”.从能量角度对颤振进行了分析,获得了相同的稳定性条件.在刻划工艺试验装置上单一改变刻划速度进行了光栅刻划试验,通过对刻划力的测量和分析,验证了竖直方向刻划力相对于刻划速度具有下降特性,即满足了摩擦型颤振的前提条件.最后,通过对2、6、10和13 mm/s 4组不同刻划速度下所刻光栅槽形轮廓的检测,验证了该系统在超过临界刻划速度（在6～10 mm/s）的情况下会有颤振发生.验证实验证明了该摩擦型颤振动力学模型的有效性和稳定性阈的存在性,为深入量化分析并抑制颤振的发生奠定了理论基础.

应用新轴系结构改善光电跟踪系统谐振频率特性

对典型的光电跟踪系统进行结构分析,提出了改善机械结构谐振频率的方法,以便提高光电跟踪系统的跟踪速度。研究了典型跟踪架的垂直轴系的结构,认为单向止推轴系沿轴向的窜动限制了扭转刚度。提出了以双向止推密珠轴系结合定心轴系的结构形式设计垂直轴系,从而有效地提高了系统的刚度,改善了系统的机械谐振频率。对改进后的跟踪架进行了模态仿真分析,并通过振动及扫频试验获得了光电跟踪系统谐振频率特性曲线。实验结果表明,系统谐振频率达到114Hz,为伺服系统实现高速跟踪时的稳定性和快速性提供了硬件基础。在舰面跟踪高速起降目标的试验中,该系统最大跟踪速度达到150(°)/s以上,加速度大于240(°)/s^2,显示其光电跟踪能力显著提升。

基于ANSYS Workbench的激光打孔机模态分析

振动是机械结构不可避免的问题之一,它能造成加工误差,影响零件的加工精度。利用CAD建立激光打孔机初始设计结构的三维实体模型,采用ANSYS Workbench对其进行了模态分析。分析结果表明,初始机床设计结构将发生共振,需提高床身部分的刚度以避免共振。为激光打孔机床的设计、制造提供了理论依据。

激光打孔温度场的数值分析与仿真

根据激光打孔的特点及实际加工环境建立其数学模型,对激光打孔过程的温度场利用有限元法和有限差分法进行了数值计算,并通过ANSYS进行仿真得到小孔的孔深、孔径的时间特性以及随激光能量的变化曲线,为激光打孔参数的选取提供了依据。

光电跟踪系统Φ1000mm主镜的装调

1 000mm口径主镜的光机装调质量直接影响望远镜光学系统的成像效果。为了改善大口径光电跟踪系统的成像质量,本文对主镜的装调技术进行了研究。首先,对影响主镜面形精度的误差进行分配;其次,结合具体的主镜支撑结构的形式,采用典型装调方法对800mm口径主镜进行详细的装调研究,实时测得主镜的面形精度;最后,综合分析产生装调误差的来源,提出了一种加工、检测、装调一体化的高精度装调方法。该方法使得1 000mm主镜在装调后的面形精度波像差RMS值达到了λ/40,在提高装调质量的情况下显著提高了装调效率。