钨合金精密磨削砂轮磨损及对表面质量的影响机制

为了满足钨合金零件的高精度和高完整性表面加工需求,实现钨合金磨削质量的控制和加工工艺的优化,通过分析砂轮磨粒种类和结合剂类型对砂轮磨损形式的关系,明确了超硬磨料砂轮在钨合金磨削加工中的优势.研究了磨粒粒度和磨削参数对钨合金磨削加工质量的影响规律,为制定合理的磨削工艺提供依据.通过磨削试验获得钨合金高精度和高完整性表面磨削加工工艺.研究结果表明,钨合金磨削过程中砂轮易磨损,超硬磨料砂轮更适合钨合金的磨削加工.金属结合剂金刚石砂轮在钨合金磨削加工的表面质量和加工精度方面表现出优越性.通过改进磨削参数,钨合金精密磨削后表面粗糙度可达18.9 nm,实现了镜面磨削效果.     

难加工合金材料复杂曲面磁性磨料光整加工技术

磁性磨料光整加工技术是一种非常重要的光整加工技术,与低频振动和超声振动相结合,可实现高精度、高质量和高效率的光整加工。介绍了磁性磨料光整加工、振动辅助磁性磨料光整加工及超声辅助磁性磨料光整加工技术的原理和特点及相关的国内外研究现状。根据难加工合金材料复杂曲面的特点,提出实现复杂曲面磁性磨料光整加工,需要就以下问题开展进一步研究和探索:通过提高加工间隙的磁通量密度及磁能与其他能量复合来提高光整加工效率;建立复杂曲面磁性磨粒光整加工过程控制函数;探讨在磁极工具的空间几何约束作用下复杂曲面磁性磨料光整加工工艺的规划方法等。     

基于深腾1800机群系统的分子动力学并行仿真研究

介绍了分子动力学并行仿真计算的软硬件环境,分析了现有的几种并行算法,确定采用区域分解法作为并行算法,并在此基础上提出了基于区域二次划分的分子动力学并行仿真算法.另外,阐述了原子链、原子近邻表和原子亲属表的概念,提出了基于永久序号的消息传递策略.最后,设计了分子动力学并行仿真程序,并分别在1、2、3、4台结点机上进行了实验,运行结果表明:加速比随着结点数的增加而增加,并行效率虽略有下降但都在87.5%以上,并行效率并没有随着结点数的增加有明显的降低,说明并行程序具有很好的扩展性.     

单晶硅纳米级压痕过程分子动力学仿真

对内部无缺陷的单晶硅纳米级压痕过程进行了分子动力学仿真,从原子空间角度分析了单晶硅纳米级压痕过程的瞬间原子位置、作用力和势能等变化,解释了压痕过程.研究表明:磨粒逐渐向单晶硅片的逼进和压入,使得磨粒下方的硅晶格在磨粒的作用下发生了剪切挤压变形,磨粒作用产生的能量以晶格应变能的形式贮存在单晶硅的晶格中(即硅原子间势能),因此硅原子间势能随着力的增加而不断增加,当超过一定值且不足以形成位错时,硅的原子键就会断裂,形成非晶层,堆积在金刚石磨粒的下方.当磨粒逐渐离开单晶硅片时,非晶层原子进行重构,释放部分能量,从而达到新的平衡状态.     

细粒度金刚石砂轮表面磨粒识别研究

准确地评价砂轮表面形貌对磨削机理研究、磨削过程优化、磨削过程的建模与仿真等具有重要意义,而准确的磨粒识别是砂轮形貌测量和评价的关键. 对超精密磨削所用细粒度金刚石砂轮磨粒粒径的分布特点和砂轮表面上磨粒的轮廓波长进行了分析. 从采样间隔和取样面积的角度对金刚石砂轮表面三维形貌测量仪器的选择进行了探讨. 应用数字滤波消除砂轮表面三维数字信息中的高频分量,然后提取金刚石磨粒的几何特征,提出了依据磨粒轮廓频率特征、磨粒间距和磨粒曲率半径识别金刚石磨粒的方法. 采用基于扫描白光干涉原理的三维表面轮廓仪?3000金刚石砂轮表面形貌进行了测量,对砂轮表面中包含的金刚石磨粒进行了识别,实验结果证明所提出的磨粒识别方法合理有效.     

天线罩内廓形数字化测量与数控磨削系统研究

天线罩是由硬脆材料制成的三维复杂曲面薄壁回转体零件．电厚度是天线罩重要的电性能指标,其与几何厚度和材料的介电常数有关．半精加工后天线罩的电厚度误差不能满足设计要求,需要对天线罩内廓形进行精密修磨,通过改变罩壁的几何厚度来补偿电厚度的偏差．其加工属于自由曲面加工．为此研制了天线罩内廓形数字化测量与数控磨削系统．为保证修磨精度,将内廓形的测量与修磨加工集成在一台设备上,在一次装夹下通过两工位方式来实现测量与修磨加工．首先精确测量天线罩的内廓形,建立加工基准;然后通过数据处理,根据内表面廓形实际值和各点要求的去除量进行磨削加工．实验表明该系统可以满足天线罩精加工的各项指标,保证天线罩电厚度达到设计要求．     

天线罩测量和修磨机床软限位系统设计

以天线罩壁各处电厚度一致为目标对硬脆材料复杂形面天线罩进行精密测量和修磨,属于自由曲面的精密加工范畴,其测量和加工要使用专用数控机床。在天线罩测量和加工过程中,为保护机床和天线罩,需加入测量和加工软限位程序。即首先根据天线罩的外轮廓母线方程求出内轮廓母线上对应的点,然后把求出的点作为节点求出内轮廓母线的三次B-样条曲线方程,并把此曲线作为控制线,设计出测量和加工软限位程序。把该程序应用于测量和修磨加工过程,取得了良好效果。     

《特种加工》课程多元化教学方法研究

针对目前《特种加工》教学中存在教学模式单一、学时少、缺少实践环节等问题,从教学方法、教学模式和实践环节方面进行了深入研究和探讨。提出了集多媒体教学、网络教学、课堂辩论、小组讨论、学生讲课、研究报告等多种教学方式于一体的多元化教学方法,帮助学生更好的掌握基础理论知识和学科的前沿技术。根据现有教学条件,增加一些学生可亲自动手的实验,并设计了一些研究型实验,激发学生独立思考能力和创新意识。     

青铜结合剂金刚石砂轮激光修锐试验研究

用YAG脉冲激光对青铜结合剂金刚石砂轮进行修锐试验研究,为改善激光修锐效果,提出辅助交叉吹气的方法,实验研究了激光功率密度和离焦量对结合剂去除效果的影响.对修锐后的砂轮表面形貌显微观察表明,辅助交叉吹气方法有助于磨粒的暴露,有明显的修锐效果.同时,对修锐砂轮的磨削力测量结果表明,修锐后法向磨削力比修锐前下降10%～15%,切向下降5%～7%,比单独同轴吹气下降3%～5%,提高了砂轮的磨削性能.该结果为金属结合剂超硬磨科砂轮的激光修锐应用提供了理论与试验依据.     

基于硫代水杨酸基电解液的纯铜电化学机械抛光反应机理研究

随着国防和电子工业领域的发展,纯铜精密零件对表面粗糙度的要求随之提高.在硫代水杨酸(TSA)的络合作用下,电化学机械抛光(ECMP)可避免加工应力引起的变形并获得低表面粗糙度的纯铜表面,但由于TSA存在多个官能团,其与纯铜材料的反应机理难以阐明.通过对电位动态极化和ECMP试验,优化了工作电位,实现在2 V(饱和甘汞电极为参考电极)下进行ECMP,使工件表面粗糙度减少96.7％;并对试验中生成的缓蚀膜进行X射线能谱(EDS)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)和质谱分析,阐明了纯铜材料与TSA基电解液的反应机理,即2个TSA分子脱质子生成[C12H8(COO)2SO2]2-,[C12H8(COO)2SO2]2-转化为[C14H8O6S]4-,然后[C14H8O6S]4-与铜离子结合形成配位化合物[C14H8O6SCu]2-;此外,在反应产物中检测到[C12H8(COOH)2S2](二硫代水杨酸,DTSA)的存在,为快速合成DTSA提供了新的可能.