精密陶瓷球体研磨过程中材料去除模型的研究

为了解精密球体研磨过程中材料去除的原理,建立了一种基于三体磨损的磨损模型,用于预测材料去除率(MMRR).理论分析、仿真和实验结果表明:磨损中的精密球体材料去除率不仅与外加载荷和速率的过程参数有关,而且与球、研磨料浓度和加工机械的物理性质、几何参数有关.研究还发现:外加非线性负载时,每个球的材料去除与接触面积和磨料划痕有关,并且增加球体滑动对提高材料去除是很重要的.     

非规则颗粒与滚筒球磨机相互作用的离散元–有限元耦合分析

非规则颗粒形态显著影响球磨机中颗粒材料的运动行为，同时对球磨机结构产生不同的力学响应。采用超二次曲面方程描述非规则颗粒材料，并发展了离散元（discrete element method,DEM）–有限元（finite element method, FEM）耦合算法以分析非规则颗粒材料与滚筒球磨机间的相互作用。在该算法中，滚筒球磨机被划分为一系列四边形单元，并且超二次曲面颗粒与球磨机间的接触判断可转化为超二次曲面颗粒与四边形单元间的接触判断。将计算得到的碰撞力向节点插值，该节点力作为载荷条件在有限元中进行隐式动力学求解，并通过求解颗粒运动方程和有限元动力方程实现颗粒运动更新和结构力学响应分析。进一步分析了滚筒球磨机中球体、圆柱体和立方体颗粒材料的运动行为以及滚筒球磨机的变形及应力分布规律。研究结果表明：颗粒形状显著影响球磨机研磨效果和球磨机结构位移；立方体颗粒具有最好的研磨效果，而圆柱体颗粒比球体颗粒具有更好的研磨效果；在结构位移上，立方体颗粒有最大的峰值位移，其次是圆柱体和球体颗粒；相比于规则的球体颗粒，超二次曲面颗粒有不规则的表面形状，这会导致更好的研磨效果和更大的结构位移。     

光栅刻划机工作台导轨结构形式选择及试验

选择刻划机工作台导轨结构时主要考虑爬行以及超精密研磨。试验结果表明,滚柱导轨在不同刻划方式下不存在爬行现象,又便于进行超精密研磨加工以保证直线性精度,成为光栅刻划机工作台导轨的首选结构形式。     

4轴球体研磨机研磨圆度趋小化机理

从建立４ 轴球体研磨机弹簧加压球体研磨的力学模型入手，运用高点切削作用机制和误差趋小化效应，解释了球体圆度误差趋小化机理。根据４ 研具对球面研磨的包络原理，提出了未研磨包络区是产生残存圆度误差的主要因素，并以研磨实验为依据探讨了未研磨包络区、研磨压力、磨料粒度、毛坯精度、研具磨损不均匀对球体研磨圆度的影响，为进一步改善研磨工艺和提高球体研磨圆度提供了参考。     

4轴球体研磨机球体研磨成型的理论分析

在分析４轴球体研磨机主体机构的结构对称性和四研具地球体相对运动的等同性基础上,采用反转法对球体研磨成型原理进行了理论分析,并建立了球面成型方程式。     

超精密研磨砂轮结构的优化设计

超精密平面研磨中工件的加工精度受到研磨轮结构参数的影响。为了得到最高的加工精度和最合理的砂轮磨损曲线，必须研究研磨轮的结构参数。通过研究研磨轮的加工精度系数曲线和磨损系数曲线得出：对于大量生产的研磨机床，研磨轮磨损是加工精度的主要影响因素，研磨轮应采用正三角形放射线结构；对于高精度小批量的研磨加工，加工精度系数是主要影响因素，研磨轮应采用反三角形放射线结构。     

平面磁力研磨装置及磁极设计

为提高磁力研磨加工性能,基于三轴联动数控铣床,采用永磁磁极代替电磁磁极并在磁极表面开槽,将铣刀改造成磁力研磨加工附件,进行平面精密磁力研磨光整加工.重点阐述了精密磁力研磨装置的结构以及永磁磁极的设计计算,为磁力研磨加工机床的研制提供了理论依据.     

超精密工件台的运动控制

描述了一种应用于集成电路(IC)制造的超精密工件台的运动控制.介绍了超精密工件台主从控制原理,它结合了粗动台和精动台两者的优点以实现运动控制的大行程和高精度.给出了超精密工件台机电系统基于闭环控制的动力学辨识方法.利用环路整形技术,研究了串联PID控制器和鲁棒控制器的自动综合方法.仿真结果表明该超精密工件台的定位精度可达到10 nm.     

国内外超磁致伸缩材料及作动器的研究

超磁致伸缩作动器具有推力强、反应快和分辨率高等特点,在精密定位、精密驱动、机器人、微型阀等领域展现了广阔的应用前景本文在介绍超磁致伸缩材料及其应用的基础上,分析了国内外超磁致伸缩作动器的研究动态、应用状况等,并对几类超磁致伸缩作动器的原理、结构进行了阐述,最后提出了超磁致伸缩作动器的四个研究方向。     

电解修整精密镜面磨削工件表面形态及切屑形成理论解析

研究了硬脆材料与电解修整磨削（ＥｌｅｃｔｒｏｌｙｔｉｃＩｎＰｒｏｃｅｓＧｒｉｎｄｉｎｇ,ＥＬＩＤ）超精密镜面磨削过程中的诸多现象,特别是对工件表面微观形态进行了研究,研究结果表明超精密镜面的微刃磨削在工件表面形成的磨痕不同于普通磨削,即工件表面材料是经过微细磨料的数次碾压、剪切、位错、滑移造成表面材料质量团累积塑性损伤,脱离材料表面层而形成切屑的．建立了微细切屑的塑性损伤形成力学模型,并进行了解析,结论适用于硬脆材料的韧性（Ｄｕｃｔｉｌｅ）超精密磨削条件及研磨、抛光工艺过程．     

聚晶金刚石研磨机理研究

通过 PCD表面干研磨、湿研磨、钝湿研磨等对比试验 ,观察干研磨、湿研磨表面形貌 ,研究了 PCD材料研磨机理 .试验结果表明 ,干研磨去除率远大于湿研磨去除率 ,并可使 PCD表面达到镜面 ;湿研磨、钝湿研磨不能使其达到镜面 .干研磨时 ,材料的去除机理以热化学去除为主 ,基本不发生疲劳脆性去除 ;湿研磨时 ,材料去除机理以疲劳脆性去除为主 ,同时存在局部的热化学去除     

搭接墙转换结构研究应用

文章在搭接柱转换结构研究的基础上,将搭接转换的概念推广应用到柱支剪力墙转换,创新提出了搭接墙转换结构,该结构形式经济合理、方便实用,传力直接,安全可靠,具有十分优良的抗震性能,并成功应用于某超高层建筑结构的研究设计中,取得了良好的经济和工程效益;结合实际工程设计要求,提出了该类型结构的实用设计方法,为转换结构的研究设计提供参考依据。     

搭接墙转换结构工作机理和设计方法

基于搭接柱转换结构的研究,将搭接转换的概念推广应用到柱支剪力墙转换,提出搭接墙转换结构.讨论搭接墙转换结构的工作机理和结构设计要点,并同普通转换梁转换内力和工作性能进行对比.结果表明:搭接墙转换传力直接,结构刚度沿竖向均匀变化,有利于避免地震作用于框支柱、上部墙体内力积聚.结合实际工程设计要求,提出该类型结构的实用设计方法.     

6H-SiC晶片集群磁流变研磨工艺优化

为了研究不同种类磨粒与羰基铁粉的粒径匹配性对加工效果的影响规律,并优化磁感应强度、研磨压力、研磨盘转速和工件转速等工艺参数,采用集群磁流变研磨方法对6H-SiC晶片进行了研磨试验。结果表明:当磨粒与羰基铁粉的粒径比约为1.5时加工效果较好;各工艺参数对6H-SiC加工的材料去除率的影响由大到小依次为磁感应强度、研磨盘转速、研磨压力、工件转速,对表面粗糙度的影响由大到小依次为磁感应强度、研磨压力、工件转速、研磨盘转速;磁感应强度可以改变羰基铁粉的吸附力,从而改变对磨粒的把持程度,成为影响加工效果最显著的因素。优化后的工艺参数组合为:工件转速60r·min-1;研磨盘逆向转速90r·min-1;研磨压力70kPa;磁感应强度0.012T。在此优化条件下能获得最大的材料去除率(0.498μm·min-1)和较低的表面粗糙度(86.3nm)。     

行星式平面研磨机研抛过程运动轨迹分析

分析了广泛采用的行星式平面研磨抛光机的运动原理。从节点、节圆入手，将复杂的研抛运动化为在定中心距条件下工作与研磨盘相对于假想系杆的两相绕定轴的回转运动，根据其速比的取值不同，将行星式平面研抛运动归结为3种类型；分析了其轨迹曲线类型。为进一步分析轨迹类型与加工质量、频率的关系奠定了理论基础。     

磨具弯曲成形法加工抛物面时影响廓形精度的因素分析

在应用磨具弯曲成形法设计磨具的廓形曲线时,考虑到磨具厚度的影响,利用高等数学及力学的知识进行数学建模,推导出更加精确的宽度函数表达式。通过讨论表达式中相关参数变化表明,此方法更适合用来加工横截面宽度变化不明显的小曲率的工件。     

Experimental Research on Residual Stress in Surface of Silicon Nitride Ceramic Balls

The influence of the residual stress in surface of ceramic balls on the fatigue life is large, because the life of silicon nitride ball bearings is more sensitive to the load acted on the bearings than the life of all-steel ball bearings. In this paper, the influence of thermal stress produced in sintering and mechanical stress formed in lapping process on residual stress in surface of silicon nitride ceramic balls was discussed. The residual compress stress will be formed in the surface of silicon nitride ...     

不同铆接速度下板材搭接顺序对钢/铝异种金属铆接接头性能的影响

采用自冲铆接实现了钢/铝异种金属的有效连接。通过改变铆接速度,对比研究了钢上铝下和铝上钢下两种搭接顺序下的接头的成形性能、断裂力和断裂方式。研究结果显示,随着铆接速度的增大,接头头高和底切量不断减小,互锁值不断增大。钢上铝下搭接顺序下的接头的成形情况较为稳定,缺陷较少。钢上铝下搭接顺序下的拉剪接头的断裂力明显高于铝上钢下搭接顺序下的拉剪接头的,而铝上钢下搭接顺序下的十字拉伸接头的断裂力明显高于钢上铝下搭接顺序下的十字拉伸接头的。铆钉变形时受力方向的不同导致拉剪接头的断裂力明显高于十字拉伸接头的。铆接速度为250～325 mm/s时,可以实现两种搭接顺序下的接头成形性能和断裂力的良好匹配。