微细电火花加工装置及其控制技术

设计开发出了具有四轴三联动的微细电火花加工装置.针对该装置,对微细电极的制作控制技术、成型加工的伺服控制和微三维结构加工过程中电极损耗的补偿控制等进行了深入研究.在充分分析伺服机构性能的基础上,提出针对不同加工目的采用不同的伺服控制策略,不仅解决了伺服机构在微位移进给过程中存在的爬行问题,同时也较好地解决了电极制作过程中存在的伺服振荡问题;对电极损耗的补偿控制技术进行了深入的研究,进而提出了电极损耗的在线补偿策略,该补偿策略作为微细电火花加工控制系统的一个组成部分,使电极损耗的补偿与微细铣削加工的CAD/CAM系统分开,大大提高了微细电火花进行三维微结构加工的实用性.实验加工出最小直径为6 μm的微细轴以及最小直径为10 μm微细孔,并实现了外径为4 mm、具有24个叶片的微型涡轮盘以及直径为150 μm微小半球的加工.     

基于多功能加工平台的微细电解加工工艺

利用多功能微细加工平台的微细电火花加工技术为微细电解加工在线制作微细电极,在低浓度钝化电解液、低加工电压和高频窄脉冲电流加工条件下,利用高速旋转工具电极和微电流密度下电解钝化作用,实现了微米级的微细电解加工.通过工艺实验,研究电压、电解液浓度和进给速度等参数对加工间隙的影响,优化工艺参数.在优化加工条件下,在厚为100μm的不锈钢薄片上微细电解钻削出65μm的微小孔.针对成型电极在微细加工中暴露出的缺点,提出了利用旋转微细电极像微铣刀一样进行微细电解铣削新工艺,加工出高精度型孔和悬臂梁等微结构.     

UV-LIGA与微细电火花加工组合制造微细电解阵列电极

采用UV-LIGA与微细电火花加工组合技术制造大长径比微细阵列电极.先通过UV-LI-GA技术制作微细群孔工具电极,然后通过电火花套料加工制作大长径比微细阵列电极.选取优化的工艺参数:前烘110℃保持12h;三步后烘50℃保持5min、70℃保持10min、90℃保持30min;采用谐振式电火花电源,电压200V、峰值电流1.5A、脉宽3.2μs、脉间6.4μs、放电间隙12μm等,制备了直径85μm、长1.5mm,长径比达17.65的微细阵列电极.最后用制作出的微细阵列电极作为工具电极进行微细电解加工实验,在120μm厚不锈钢板上电解加工出直径150μm、形状均匀的微细阵列群孔结构.实验证明:UV-LIGA与微细电加工组合制造技术是一种可行的制作高深宽比微结构的方法;利用微细阵列电极进行电解加工,能实现高效和高精度加工.     

介观尺度微型铣床动力学性能试验

在分析微细铣削成形条件和加工要求的基础上.开发了一套微型铣床系统.研究了机床主轴激励、频响函数及其振动性能,并通过增加阻尼和改变支撑部件刚度等方法探讨了提高系统动力学性能的方法,大大减小了机床系统的振动.通过对具有复杂介观尺度特征的零件加工,表明了采用微型机床开展介观尺度铣削的加工精度和加工能力.     

镍基单晶高温合金的微孔加工对比实验研究

开展镍基单晶高温合金微孔加工实验研究,探讨不同直径、不同截面形状的电极对微孔的尺寸精度、表面质量、加工效率和亚表面损伤等方面的影响.研究结果表明,微细螺旋电极的加工效率远大于圆柱电极,其中直径200μm的微细螺旋电极的微孔加工效率比相同直径下的圆柱电极提高17%,而直径300μm的微细螺旋电极的加工效率可提高30.56%;微细螺旋电极加工的微孔扩孔量小于圆柱电极的扩孔量,且微细螺旋电极加工得到的孔壁质量优于圆柱电极的;微细螺旋电极所加工的微孔的亚表面损伤层连续且厚度小于圆柱电极所加工的微孔.     

微通道铣削加工工艺的实验研究

为了实现微通道的高效加工,提出利用微细铣刀对铝合金薄板进行微通道阵列结构加工,并通过改变加工工艺参数的方法,系统研究了铣削加工参数(背吃刀量、进给速度和主轴转速)对微通道的几何尺寸的影响规律。研究结果表明:选用直径为0.4mm铣刀的条件下,加工出微通道的宽度随着背吃刀量和进给速度的增大而逐渐增大,且背吃刀量的影响较为明显。在6 000~21 000r/min的主轴转速范围内,随着主轴转速的增加,微通道的宽度尺寸变化不大。因此,通过选择优化的切削加工工艺参数,可以实现微通道阵列结构的加工。     

铝合金6061微尺度铣削的铣削力仿真与实验研究

采用有限元仿真和单因素实验相结合的方法,研究了铝合金6061微尺度铣削的铣削力影响因素.建立了刀具和工件的三维模型并对其进行装配和网格划分,通过有限元仿真模拟了铝合金6061材料的微尺度铣削过程,得到了铣削速度和铣削深度对铣削力的影响规律,并进行了单因素实验研究.结果表明:随着主轴转速的不断增大,铣削力先增大后减小,转折点为24000r/min;随着铣削深度的不断增大,铣削力先增大后减小再增大,转折点为10μm和12μm;随着进给速度的不断增大,铣削力也不断增大.优选出铝合金6061材料微尺度铣削最优工艺参数组合为:主轴转速48000r/min,铣削深度5μm,进给速度20μm/s.     

微机械的快速成型微细加工技术

由于微机械制造具有加工尺寸大小、成型分辨率要求高等特点,微机械的快速成型微细加工工艺存在着不同通用快速成型工艺的特殊问题及关键技术。该文对微机械光成型微细加工工艺和系统构成等进行了研究,制作了国内第一台微机械光成型实验系统,并加工出微曲柄等微零件,探索了快速成型微细加工技术制造微机械的新路子。最后提出了微机械快速成型微细加工的几个研究方向。     

微细电解加工实验研究

针对微细电解加工中脉冲电源技术,电解液成分配比,以及加工间隙检测、控制等问题开展了微细电解加工技术的试验研究工作.首先讨论了微细电解加工的工艺特点和主要技术步骤,然后利用高频窄脉冲电源进行了加工实验.通过实验现象和实验结果的研究分析,提出了改进加工实验的方案,通过实验证明了本方案和技术路线的可行性,并获得了很好的微结构加工试验结果.通过微细电解加工实验的研究,为微细电解加工的生产应用提供了依据,显示出微细电解加工方法在金属零件微制造方面有着广阔的应用前景.     

硅材料微细电化学铣削技术研究

电化学加工是硅微细加工技术中的一种常用方法,但是直接用于三维加工比较困难,因此提出一种新的硅材料微细电化学铣削加工方法。该方法将电化学加工和铣削加工工艺结合起来,通过电化学加工技术能够实现材料的微量去除,而铣削加工工艺则能够实现三维加工。它利用硅在氢氧化钠溶液中的钝化作用,减少电化学杂散腐蚀。利用加工间隙的电火花放电对钝化膜的破坏作用,限制加工区域。实验表明,微细电化学铣削硅技术能够有效地减少杂散腐蚀,提高加工定域性,能够将电化学杂散腐蚀范围限制在10μm以内,该方法可用于硅的微细三维铣削加工。     

微型三角件的微塑性成形技术研究

为研究微型零件的微塑性成形工艺,设计加工微型模具,借助扫描电镜对成形件的表面形貌进行观察和分析,用照片放大的方法测量成形件尺寸,分析成形应力、摩擦等对成形的影响。结果表明增大成形应力有利于提高微塑性成形性能,成形件几何尺寸精度依赖于模具的尺寸精度,采用塑性成形工艺可以成形出微型零件。     

微动力机电系统的发展动态与展望

在阐述微动力机电系统研究意义的基础上，对其在国内外的发展动态及趋势进行了回顾，重点介绍了双区燃烧微涡轮机、微型往复式电力发生器、微转子发动机以及作者研究的微热光电动力系统．这种新型的微热光电系统具有无运动部件、热量利用效率高、制造成本低等优点．最后论述了微机电动力系统研究中面临的主要挑战，并重点总结了需要解决的一些基础问题．     

微细电火花加工关键技术研究

围绕微细电火花加工的实现,对微细电火花加工的关键技术进行了研究。开发出由蠕动式微进给机构、微小能量放电电源、微小电极线放电磨削机构、精密旋转主轴头、加工状态检测与控制系统等构成的微细电火花加工装置。探讨了微细电火花加工微小轴、高深宽比微小孔、非圆截面形状和三维结构成型、以及半导体硅材料等的工艺方法。实验加工出的微小轴和孔的最小直径分别小于２５μｍ和５０μｍ,最大深宽比分别超过２０和１０。     

“微时代”的网络问政——政务微博与政务微信

随着互联网的迅速发展,＂微时代＂的到来已成必然。简述了政务微博和政务微信的特点,分析了二者的不同点,展望了微博和微信动态多平台合作模式。     

微型热光电系统中的微燃烧室研究

微型热光电TPV(thermo photovoltaic)系统是一种新型的微动力系(Power MEMS)，微燃烧室是微型TPV系统中最重要的部件之一．为了获得较高的电能输出，希望燃烧室壁面的温度高且分布均匀．由于微燃烧室面容比大，热损失显著增加，这会导致着火困难并使火焰淬熄．为了分析微燃烧室中燃烧的可行性和确定有关影响因素，对不同材料、不同结构的微燃烧室在不同工况下进行了实验．结果表明，在一定的流量和混合比范围内，可以在微燃烧器内维持稳定的燃烧，并在燃烧室壁面形成均匀分布的高温．     

压电式微驱动器的应用研究

在分析常用微驱动器的基础上,设计了一种压电式微驱动器,采用柔性铰链机构实现无机械摩擦、无间隙的高灵敏度微驱动,利用柔性铰链杠杆放大原理增加了叠层式压电陶瓷位移输出．满足了在激光测量系统中作为移相器的工作要求．文章对柔性铰链机构进行了理论分析,建立了数学模型,采用有限元分析方法优化了机构的结构参数．     

微机械及其制造加工技术

介绍了微机械的概念及其特点，着重介绍了目前微机械的加工技术。     

MEMS反射镜建模及其控制实验研究

从经典二阶振荡系统的传递函数入手,根据MEMS反射镜的开环瞬态响应实验,对模型的参数进行辨识,考察了模型在静态状况下静电力和弹簧扭矩的关系.推导了阻尼系数和实验曲线之间的关系.这个关系对阻尼系数的辨识不需要考察微镜的尺寸和空气压力,从而可以减轻计算量并且保证了精度.最后,通过仿真和实验结果来验证参数辨识的正确性.在实验和仿真结果中,系统的超调量被大幅度减小,稳定时间可以控制在7 ms以内,验证了模型参数辨识的正确性.     

面向生物工程实验的微操作机器人

本文讨论了一台面向生物工程应用的微操作机器人系统的结构、功能和关键技术．首先，给出了它的硬件体系结构和逻辑结构，它由传感系统，控制系统和操作系统组成．其中传感系统由显微镜和ＣＣＤ摄象系统组成．其次，对微操作机器人系统的关键技术进行详细讨论．显微视觉是最主要的一项技术，基于此技术完成了两项功能，即微针的纵向定位和自动寻针．最后，给出了微操作机器人在生物ＰＣＲ反应实验中的一个成功的应用实例，证明了上述系统的有效性．     

采用光学非线性补偿的两轴微型太阳敏感器

卫星的小型化发展趋势相应地要求姿态敏感器件必须小型化。该文介绍了一种采用光学非线性补偿方法的两轴微型太阳敏感器技术。该敏感器在两个轴上的测量范围可以同时达到120°(±60°),测量精度优于0.1°,而其外结构尺寸只有50mm×50mm×25mm,总质量只有78g,总功耗小于24mW。其体积小、质量小、功耗低等特点可以满足微小卫星等航天系统对姿态测量敏感器部件的要求。该文给出了这种微型太阳敏感器的理论工作原理与实验测试结果。