液体静压运动副的四轴联动精密加工机床结构设计

大口径平面、球面、非球面光学元件广泛应用于光刻机、高能激光器、高分相机等高端装备的光学系统中,尺寸大于400 mm×400 mm、表面轮廓精度均方根值(root mean square,RMS)优于1μm等技术指标是大口径光学元件在磨削加工阶段的目标精度要求。磨削工艺主要面临如何实现高平滑的表面轮廓加工以及控制亚表面损伤层深度等问题。根据已有的实验研究,磨削机床采用高精度的液体静压运动副,可以有效地提高光学元件抛光后表面轮廓的平滑程度以及降低亚表面损伤层的厚度。具备上述特性的高性能磨削机床国外对中国禁运,而国内尚无成熟的商品。因此,文章研制了一种采用液体静压运动副的四轴联动精密加工机床,分析了机床的主要构型,进行了机床主要运动部件的精度分配,完成了基于液体静压运动副的X/Y/Z/C四轴的设计方案,最后进行了光学元件磨削加工工艺实验,实现了380 mm×541 mm口径微晶玻璃磨削面形精度±0.471μm(RMS值)、表面粗糙度Ra0.3μm的加工目标。

数控机床运动部件爬行的临界速度计算

通过构建数控机床运动部件爬行力学模型,推导出位移、速度、加速度数学表达式;探讨产生爬行的条件,通过引入运动均匀性系数,详细推导出产生爬行的临界速度表达式;并给出消除数控机床运动部件爬行的一些新措施。

液压设备的固体污染分析及防治措施

液压系统中的固态杂质,是污染油液的主要原因,也是液压泵和液压马达效率降低,液压阀卡死,噪声和振动等现象发生的主要原因。因此,固体污染物分析与控制的研究具有积极而重要的意义。

图形化三轴数控加工系统设计

针对数控系统中,低成本以及操作简易的需求,研发了一种基于HMI+机器控制器的数控加工系统。该加工系统通过在机器控制器内预编常见零件加工程序,并调用在人机界面上组态的零件图形结合输入相关的加工参数,实现对特定类型零件或者零件的特定部位数控加工。另外,该系统可以根据实际需要设置不同的零件加工参数,只需一次编程,就能加工出多个结构相似的零件,解决了传统的数控系统加工前必须进行G代码生成或者手工编程的问题。表明该系统具有较强可操作性和较高的实用价值。

模内微装配成型微装配界面熔接黏附脱黏剥离特性

如何准确预测和调控微装配界面熔接黏附脱黏剥离特性是聚合物模内微装配成型制备高性能微型机械运动的关键科学与技术问题。针对这一关键科学与技术问题,构建了模内微装配成型微型机械运动副界面熔接黏附脱黏剥离行为的模拟仿真平台和注射温度-材料副界面脱黏剥离断裂韧性参数-界面熔接黏附脱黏剥离特性的关联关系。研究表明,运动副微装配界面的启裂应力、临界应变能释放率和完全脱黏剥离驱动力与二次成型熔体注射温度呈正相关关系,降低二次成型注射温度,可以明显减小界面的启裂应力和临界应变能释放率,抑制微装配界面的熔接黏附,有利于降低微装配界面熔接黏附脱黏剥离的驱动力,提高微装配界面的可运动性能。

UG运动仿真在接头压力模设计中的应用

利用UG运动仿真对模具进行运动分析,可以分析模具的运动结构设计的合理性,减少后期的改进工作量。以1副半自动接头压力模为例,介绍了UG NX4.0运动仿真在该模具机构运动分析中的应用,并进行了简单的人机工程分析。结果表明:模具设计过程中采用运动仿真进行分析,可以论证模具设计的可行性,减少设计失误,提高模具设计成功率。

平面二次包络蜗轮蜗杆加工

平面二次包络环面蜗杆具有承载能力大、传动效率高等特点,是我国70年代首创的一种新型机械传动形式,被誉为"当代最优越的蜗杆传动",但是具有现有设备难以加工的特点。本文将重点分析平面二次包络蜗轮蜗杆的加工。

复杂型腔类零件电火花加工电极运动轨迹搜索算法研究

针对复杂型腔类零件电火花加工中电极无干涉运动路径难规划的问题,提出一种电极运动轨迹搜索算法。使用NURBS参数化曲线曲面建模方法拟合叶片型面,建立叶片精确数学模型并计算流道中心线,基于流道中心线表达式提出轨迹搜索算法,开发了复杂型腔类零件多轴联动电火花加工专用CAM系统,成功实现4轴、5轴、6轴复杂型腔类零件的电极运动路径规划和无干涉加工过程仿真。进行整体带叶冠涡轮盘的加工试验,结果表明,叶形加工精度≤0.03 mm,总耗时249.3 h,满足闭式整体叶盘类零件指标要求。试验证明该算法可以快速搜索电极无干涉运动轨迹,有效避免电极干涉,从而提高轨迹搜索效率,工况适应能力强,可用于4~6轴各种工况下叶轮、叶盘等复杂型腔类零件的电极运动轨迹搜索。

薄壁回转体表面岛屿状高凸台结构旋印电解加工成形过程研究

以航空发动机机匣为代表的薄壁回转体表面分布有大量岛屿状的高凸台结构,此类零件普遍存在加工变形大、刀具损耗严重等制造难题。旋印电解加工采用回转体工具电极,通过工件与工具的同步对转实现阳极材料的逐层均匀溶解,对于机匣等薄壁回转体零件加工具有独特优势。开展了旋印电解凸台成形过程的仿真研究,建立了电极等效运动分析模型和阳极溶解数学模型,掌握岛屿状高凸台结构旋印电解加工成形规律。仿真结果表明,阴极进给深度和窗口宽度对凸台轮廓形状有着很大的影响。随着阴极工具的不断进给,阴极窗口运动轨迹的包络线逐渐由尖锥形变为纺锤形,凸台侧壁锥度不断减小,呈现从正锥形→垂直→倒锥的变化趋势。阴极窗口宽度的增加会导致窗口运动轨迹倾斜角度增大,有利于获得锥度较小的凸台侧壁轮廓。对于任意阴极窗口宽度的凸台侧壁轮廓均可以通过某一宽度的轮廓通过角度旋转偏置获得。此外,旋印电解加工间隙呈现出非平衡态变化趋势。在仿真分析的基础上,进一步开展了旋印电解加工试验研究,在镍基合金GH4169薄壁回转体表面加工出岛屿状高凸台结构。试验结果表明旋印电解加工技术对于具有较大高度复杂异形岛屿状凸台结构的薄壁回转体零件具有较好的加工能力。