高精度非回转对称非球面加工方法研究

本文提出一种高精度非回转对称非球面加工方法。首先,通过范成法铣磨出非回转对称非球面的最佳拟合球;然后,利用古典抛光修正小磨头确定抛光难以修正的中频误差;最后,利用高精度气囊抛光设备(IRP)精确对位精修面形,在不引入额外中频误差条件下,通过高精度对位检测技术实现非回转对称非球面高精度加工。将该方法应用于定点曲率半径为970.737 mm、k=-1、口径为106 mm三次非球面加工,降低了加工难度,提高了加工精度,面形误差收敛到1/30λ(RMS)。实验结果验证了本文加工方法的正确性和可行性,对高精度非回转对称非球面加工具有一定的指导意义。

离轴回转对称棱镜式头戴显示器目镜的研制

针对大曲率自由曲面棱镜在加工中存在表面粗糙度差的问题,本文采用离轴非球面面型研制了棱镜式虚拟显示目镜。目镜的3个光学表面都采用了回转对称的非球面面型,其加工精度比自由曲面高且加工难度大大降低。通过控制棱镜各表面的曲率、倾斜角度来实现短焦距和大视场并通过优化高次非球面系数校正像差。实验结果显示:研制的目镜其光瞳大小为6mm,视场大小为55°;在30lp/mm处,轴上视场的调制传递函数(MTF)值高于0.2,轴外视场的MTF值高于0.1,目镜的最大畸变量为-5.37%。棱镜的检测和试验结果表明:与自由曲面棱镜相比,采用非球面面型能够显著降低棱镜表面的粗糙度,避免图像重影现象,成像更为清晰,虚拟成像的目视效果得到了明显改善。

一种SiC非回转对称非球面的加工与检测

针对一种SiC材质的非回转对称非球面元件,本文介绍了该元件的加工和检测方法。该实验件的理想面形方程为z=3λ(x3+y3)(x,y为归一化坐标,λ=0.6328μm),镜胚材料为Φ150mm的SiC,加工方式为数控机床和手工研抛相结合。在加工过程中为提高加工效率缩短加工时间,选择平面作为最接近表面并认为去除了面形中的倾斜项。去倾斜之前最低点的材料去除量为3.8μm,而去倾斜后则为2.06μm。本文提出了一种新的基于数字模板的非零位检测方法。直接采用Zygo平面干涉仪检测工件,检测结果可以分为三部分:工件实际面形与理想面形的误差,工件理想面形与平面波前的误差和非共路误差。其中第二部分可以事先计算出来并转换为系统误差文件在检测过程中自动去除。通过在相同条件下检测一个已知的球面样板验证了非共路误差对于检测结果的影响可以忽略不计。由此在一次测量中可直接得到面形误差。实验结果表明,基于这种检测手段最后测得实验件的面形精度PV达到0.327λ,RMS优于0.025λ,达到设计要求。

非回转对称拉深中材料流动变形规律的研究

作为非回转对称拉深系统研究的一部分,根据矩形盒件拉深中网格变形的测量结果,分析了压料面和盒底面材料的流动变位及其规律。指出了凸缘周向压缩变形与径向拉伸变形不成比例,曲边部流动变形不连续,盒底面短轴上产生与拉深力作用方向相反的塑性流动等变形现象是与圆筒拉深变形的最大区别,同时也是非对称成形有限元计算试验所必须认识和掌握的基本关键点。试验表明,如果根据材料流动规律合理地实施规范化局部润滑,可使大型覆盖件拉深成形极限进一步提高。

非回转对称拉深中法兰材料变形规律的研究

非回转对称拉深成形过程中 ,压料面上法兰材料是变形的主体 ,直接影响到拉深成形性。在大量试验及测量计算的基础上 ,分析了矩形盒件拉深过程中压料面上法兰各部分材料的变形规律 ;指出法兰曲边材料向直边流入所带来的变形缓和效应与应力分布及其应变成分比的共同作用 ,是使矩形盒局部拉深比显著增大的重要原因。

板坯形状对非回转对称拉深成形性的影响

基于大型覆盖件成形的基础试验研究 ,在大量非回转对称拉深试验和对矩形盒拉深中特定部位进行应力应变解析的基础上 ,分析了板坯形状对非回转对称拉深成形性和成形极限的影响。指出使用矩形切角板坯可在一定程度上缓解非拉深变形并降低成形载荷 ,从而相应地提高拉深成形性和成形极限。

回转对称结构应力分析新方法

提出了回转对称结构在任意荷载作用下的应力分析新方法· 先利用离散Ｆｏｕｒｉｅｒ 变换，将整个回转对称结构的分析等价地分解为一系列带有复数约束条件的单个扇区分析· 然后又再构造了由两个完全相同扇区构成的虚拟结构，并证明了只要在虚拟结构上施加适当的外力和实数约束条件，那么虚拟结构的位移结果与原来单个扇区在复数约束条件的解答是完全一致的· 虚拟结构在实数约束条件下的应力分析几乎所有的通用有限元程序都可以解决· 因此采用该新方法，现成的有限元程序无需进行任何修改就能用于回转对称结构的应力分析·

非回转对称拉深成形中压料面上摩擦的研究

在大量拉深试验的基础上,结合法兰、矩形盒底部产生的应力应变状态以及载荷的变化情况,分析了相对凸模半径较大的薄板非回转对称成形过程中,压料力对拉深载荷以致断裂载荷所产生的复杂影响。指出法兰曲边部的滑动摩擦因数对于成形过程中的压料力相当敏感,并且对法兰部和断裂危险部材料的应力应变状态产生直接影响。特别是在面压较高的成形后期,由于法兰部润滑效果恶化,导致拉深载荷增大、成形极限降低。

非回转对称拉深法兰曲边变形特性的实验研究

为了进一步认识和掌握薄板非回转对称成形性,向大型复杂覆盖件成形工艺及模具设计提供参考,采用试验和有限元模拟相结合的研究方法,进一步深入分析了矩形盒拉深中法兰曲边的变形特性.研究表明,在本试验条件下,法兰曲边对角线上的等效应变随矩形盒转角半径减小而减小,但变形向凹模口附近集中,不利于提高矩形盒成形性.另外,由试验、数值模拟及公式计算共同证实的法兰各特征区域的板厚变形分布状态,对于法兰应力应变分析以及分块变压料力控制拉深试验研究具有一定参考价值.

刀尖安装误差对非回转对称曲面加工精度影响的研究

对精密数控车铣复合机床采用慢刀伺服原理,利用柱坐标系(X、Z、C三轴联动)可进行非回转对称光学曲面的加工。为保证光学曲面加工精度,研究刀具Y向安装误差对非回转对称曲面形状精度的影响,推导误差公式。为实现刀尖的Y向调节,采用斜楔调整原理,设计并制作线性可调刀架,并用一种新的调试系统与方法保证刀尖安装的高度。结果表明:线性可调刀架结构简单、功能可靠、调整精度高,加工的曲面能满足精度要求。

爆轰波形回转对称性实验观测方法研究

爆轰波形回转对称性对聚能战斗部的研究设计非常重要,而传统爆轰波形观察方法在观察爆轰波形的回转对称性上存在不足。文中依据国外文献设计了带透光条纹及透光圆斑的遮光板,通过高速扫描相机来观察爆轰波形在多个方向上形状和对称性。初步实验结果表明,该方法能够克服传统狭缝扫描技术的不足,可以用于爆轰波形形状和回转对称性问题的研究。

非回转对称拉深成形的有限元模拟

阐述钣料拉深成形有限元模拟的基本理论及关键技术,对非回转对称拉深成形的典型零件—矩形盒进行了成形模拟,分析其材料流动规律和应力应变状态。

磁流变抛光回转对称非球面工件精确自定位

为解决磁流变抛光中回转对称非球面工件的高效率精确自定位问题,提出了基于迭代最近点的改进两级定位方法。根据磁流变抛光特性和恒浸深控制要求,确定了磁流变抛光工件非调平自定位原理。针对经典迭代最近点算法应用于回转对称非球面工件定位存在解不唯一及计算效率低的问题,构建初始迭代矩阵实现了位姿唯一的指定性匹配,并提出了空间垂直映射方法,减小匹配点云的规模,提高了计算效率。以此为基础,提出了改进后的两级迭代最近点精确定位方法。最后,以Φ100 mm凹形抛物面熔石英工件为对象进行了抛光实验。实验结果表明:改进两级精确定位方法满足磁流变抛光的定位要求,定位精度在多次实验中均优于9μm,平均定位时间为7.3 min,在保证定位精度的同时提高了工件的定位效率。

回转对称非球面气囊抛光控制算法研究

介绍一种新型的非球面光学零件抛光方法———气囊抛光,这种方法可以得到高质量的光学表面。针对气囊抛光加工回转对称非球面的特点,进行抛光路径规划,对去除函数进行降维处理,提出抛光驻留时间的计算方法。最后,给出抛光算法的实现框图,并按照实现框图指导实际的玻璃非球面加工,取得满意结果,验证了算法的有效性。

基于回转对称双边滤波的Retinex图像增强算法

针对单尺度Retinex算法存在光晕现象、噪声放大现象以及图像泛灰的不足,基于回转对称双边滤波,提出一种Retinex图像增强算法。采用回转对称双边滤波估计光照图像,并消除其对视觉效果的影响,得到反映图像本质属性的反射图像,有效去除光晕现象。运用Otsu阈值分割算法确定图像的阈值,并依此判断图像的亮、暗区域,采用双边滤波对这些区域进行不同程度的去噪处理,在去除噪声的同时能够较好地保留图像细节。采用分段线性变换增强低对比度区域的对比度,改善图像泛灰的不足。实验结果证明,与单尺度Retinex算法、基于双边滤波的Retinex算法相比,该算法能够有效去除光晕现象,明显改善噪声放大现象,获得更为丰富的图像信息,从而增强图像的对比度。

一种非回转对称高精度L型台阶的加工方法

介绍了一种在光学透镜上加工非回转对称、高精度L型台阶的方法。该方法巧妙开发了现有光学数控设备棱镜铣磨机的功能,同时利用金刚石磨轮的外圆及端面,并通过设计合理的工装夹具及编程技巧,有效解决了零件的装夹问题及设备非常规状态下的正常运行,实现了在光学透镜上加工出非回转对称、高精度L型缺口台阶。

回转对称结构半解析有限元法动力分析

回转对称结构半解析有限元法动力分析，是利用数学上对环向坐标θ进行富里叶级数展开的方法，把原问题转换为ｎ个调和项的谐波，再对之进行有限单元法的动力分析，从而大大降低了分析花费。特别是对工程上的回转对称结构进行地震响应分析，这种方法往往能取得明显的经济效益。

回转对称微结构光学模具的超精密切削B轴旋转加工工艺

为避免回转对称微结构光学模具加工中产生的毛刺、尖角缺损及表面划痕,提出一种基于超精密切削的B轴旋转加工工艺。通过实验研究加工路径、切削速度、B轴旋转速度及切深等影响微模具面形精度和表面质量的主要因素,优化切削轨迹规划与加工参数,开展了2种微结构模具的加工实验,得到尺寸精度小于1.4μm、表面粗糙度小于14nm的结构完整性较好、表面无划痕的模具。实验结果验证了回转对称微结构光学模具B轴旋转加工工艺的可行性。

用边界元法解回转轴对称稳定传热问题

论述了回转轴对称稳定传热问题的边界元解法及相应的奇异积分的处理方法。通过三个算例将线性插值边界元和二次插值边界元计算结果与理论解和有限元计算结果进行了对照,显示了边界元法具有良好的计算精度,并说明了二次边界元比线性边界元更具有优越性.

利用3D技术对非对称薄壁回转零件进行平衡设计

本文通过对3D制图软件的研究,提出利用3D绘图技术对非对称薄壁回转零件进行平衡设计的方法。通过研究首先建立了非对称薄壁回转零件平衡设计力学模型,依此方法进行了实例设计,验证了该方法的可行性、实用性,并在实际中得到了较好的应用。