小口径非球面光学模具斜轴磨削加工试验研究

小口径非球面光学模具采用超精密斜轴磨削加工避免传统直交磨削法中砂轮轴与工件发生干涉的问题.选用碳化钨和不锈钢材料作为工件,采用斜轴磨削法,对小口径非球面光学模具磨削加工进行试验研究.结果表明:碳化钨模具获得的表面粗糙度和面形精度分别为R_a1 nm和PV 182 nm,不锈钢模具获得的表面粗糙度和面形精度分别为R_a4 nm和PV 304 nm,说明碳化钨模具的磨削效果明显优于不锈钢模具,且磨削后表面质量随工件转速、砂轮转速及砂轮粒度增加而变好,随磨削深度及进给深度增加而变差.     

光学非球面元件机器人柔性抛光技术

计算机控制光学表面成型技术在光学元件冷加工中占据重要的地位,是对平面及非球面光学元件进行最后阶段修整抛光的必要手段.现有的计算机控制光学表面成型技术大都基于数控机床来进行.随着机器人技术的发展和广泛应用,将机器人引入到光学元件数控加工领域是一种新的有效尝试.因此,对一种基于机器人的光学非球面柔性抛光技术进行了运动学分析,并建立了控制模型,利用控制模型进行工件加工,获得了较好的加工效果.     

模具曲面机器人抛光工艺过程的建模与仿真

在PUMA－562型机器人上开发了具曲面自动光实验系统,分析了三维模具曲面抛光过程中影响抛光效果的主要工艺参数,提出以等效半径来表征抛光工具与模具曲面的空间相对位置,并利用多元线性回归和正交实验的方法建立了模具曲面抛光工艺过程的模型,仿真和实验结果表明该模型综合反映了抛光工艺参数对抛光效果的影响规律,为模具曲面智能抛光系统的开发奠定了基础。     

等重叠率螺旋线的非球面抛光轨迹规划

为改善抛光轨迹以获得更好的加工精度,分析了轨迹在非球面上所产生的去除区域的覆盖情况,并提出了一种等重叠率螺旋线抛光轨迹规划方法。基于赫兹接触理论的去除区域的覆盖情况分析表明,常用的阿基米德螺旋线由于弹性接触变化和投影行距变化导致轨迹间去除区域接触变化,从而不能保证加工精度均匀一致,为此引入了重叠率的概念以量化分析该变化情况。提出的轨迹规划方法分析了重叠率的变化特点,并依据螺旋线的性质建立了螺旋线行距与非球面面形的变化关系,保证了轨迹间去除区域的稳定接触。仿真结果表明,在非球面抛光过程中应用等重叠率螺旋线轨迹,重叠率变化范围从阿基米德螺旋线轨迹的56.1%~26.2%缩小到现在方法的56.1%~55.3%,为非球面抛光的均匀性和一致性奠定了基础。     

工业机器人在离轴非球面抛光中的坐标变换

提出了利用工业机器人模拟人工手修在光学器件抛光过程中的应用技术,并分析该技术的优势。在工业机器人加工过程中,对于曲面方程已知的自由曲面,要保持加工工具与被加工工件表面法线方向一直,提出了针对这种需求的空间坐标转换算法,并通过转换成机器人内部编程代码来实现。试验结果证明该算法稳定可靠,在机器人对自由曲面加工过程中保持路径上每个离散点保持工具垂直于镜面。     

磁流变抛光光学非球面元件表面误差的评价

正确评价抛光后光学非球面元件表面面形的波前畸变是确保实现光学非球面元件超精密制造的关键。该文提出了结合功率谱密度法和残余误差法并考虑非球面元件表面中频误差的综合评价方法。将提出的综合评价标准应用到磁流变数控抛光过程中,进一步明确了表面残余误差与抛光工艺参数之间的关系,建立了有效消除表面残余误差的抛光工艺规范。按照这一工艺规范制造出一块抛物面光学反射镜,其面形精度达到λ/30(λ=0.6328μm),残余误差为3λ/1000。该方法可为深入开展高精度磁流变抛光技术研究提供参考。     

环氧树脂浇注模具抛光技术

目前高压电器对浇注绝缘类环氧树脂浇注成型模具的质量和寿命要求很高,其中模具的型腔尺寸精度和表面粗糙度已成为决定市场竞争成败的首要因素。提出了环氧树脂浇注模具抛光相关工艺方法,表面粗糙度可完全达到设计技术要求,并且成本低,经济效益好,可为同类型零件加工提供参考。     

基于环形磁场励磁的两面磁力抛光试验研究

磁力抛光多数以单面抛光为主,较少有双面同时有效抛光方式.本文提出了基于环形磁场励磁的磁力抛光新工艺,该方法可以同时有效抛光两个表面.通过设计能励磁环形磁场的电磁铁,并进行三维有限元仿真分析,搭建了环形磁场双面抛光装置.利用该平台进行不锈钢两面抛光工艺试验研究,探讨了电流强度、磁极与工件间间隙、主轴转速和抛光时间工艺等参数对表面粗糙度R_a的影响.得出表面粗糙度R_a随着抛光时间、工作间隙、工件转速的增大而减小.设计正交实验方案得出合理的两面磁力抛光工艺参数,并最终取得了具有良好表面粗糙度R_a的两面工件样品.试验证明,该方法可以同时对工件的两个表面进行抛光,两个表面的表面粗糙度R_a由最初0.2μm下降到R_a(S)=0.094μm和R_a(N)=0.068μm.     

超声振动辅助抛光BK7过程中聚氨酯抛光垫磨损行为

抛光光学玻璃等硬脆材料时常选用聚氨酯抛光垫,其微观形貌和磨损直接影响抛光精度和效率.本文对不同抛光时长下聚氨酯抛光垫微观形貌和磨损行为及其对材料去除率和表面粗糙度的影响进行了实验研究.结果表明：当主轴转速为8 000 r/min,进给速度为0.015 0 mm/s,轴向超声振幅为5μm时,材料去除率和表面粗糙度分别为0.977μm/min和153.67 nm.聚氨酯抛光垫在30 min内磨损量较小,随着抛光时长的增加,抛光垫表面孔隙逐渐被磨粒和玻璃碎屑填充,破坏抛光垫表面的疏松多孔结构,导致抛光垫表面硬化,失去弹性.同时,侵入抛光垫表面的磨粒会阻止抛光接触区域内的磨粒更新,导致抛光质量降低.     

医用钛合金海尔贝克磁场阵列化学磁流变抛光研究

为了提高医用钛合金（TC4）抛光中的精度以及效率,采用基于海尔贝克磁场阵列的化学磁流变抛光方法加工医用钛合金. 利用海尔贝克磁场阵列强化磁场强度,将过氧化氢溶液作为氧化剂来进行抛光加工. 通过仿真模拟对比海尔贝克磁场阵列与常规N-S磁场阵列,改变羰基铁粉的活性来验证实验可行性,研究了加工间隙、主轴转速以及磨粒粒径对工件表面粗糙度以及接触角的影响规律. 结果表明,海尔贝克磁场阵列比常规N-S磁场阵列有更高的磁场强度;采用本文方法抛光的医用钛合金表面粗糙度比单一纯磁流变抛光降低80%;当加工间隙为0.8 mm,主轴转速为400 rad/min,磨粒粒径为1 μm时,可使工件表面达到光滑效果,表面粗糙度最优可达15.5 nm,同时测量出实验组钛合金表面接触角数值多数小于90°. 应用该方法抛光医用钛合金可以得到超光滑表面,表面具有亲水性,符合医用钛合金标准.     

模具计算机辅助工艺设计系统的研制与开发

论述了现代模具制造业开发计算机辅助工艺设计（CAPP）系统的必要性与可行性，分析讨论了自行开发研制的模具制造CAPP系统零件信息的描述、工艺设计层次和决策逻辑等关键技术，并给出了该CAPP系统的结构。系统已通过运行测试，取得了较满意的效果。     

超精密气囊工具抛光方法的研究

针对气囊数控抛光获得高精密非球曲面零件的方法,分析了气囊抛光实验样机的结构、运动控制系统组成、柔性气囊的构成以及气囊进动运动方式和气囊抛光的加工原理.研究了气囊抛光工艺扩展可行性以及抛光过程中控制工件面形、表面质量和处理边缘效应的方法.研究表明气囊抛光工艺具有可扩展性.在试制的实验样机上进行了工艺参数综合实验,实验结果表明:利用气囊抛光方法可以加工出超精密光滑的表面,该方法是加工和制造超精密光学表面的有效方法.     

注塑模具的计算机辅助制造

本文叙述了在注塑模CAD/CAM系统HSC1.0中从CAD到CAM一体化的方法.由于直接从CAD所得几何模型来生成CAM所需的加工模型,避免了因采用数控编程语言所做的重复性的工作.     

硅质板抛光工艺的研究

抛光是大理石加工中极重要的一道工序,它直接影响加工后的表面光泽度。本文针对一种难以抛光的石材——硅质板的抛光问题进行了理论分析和试验研究,提出了一种能量显著提高硅质板表面光泽度的抛光工艺方法。     

基于轨迹控制的机器人抛光工艺

针对普通商用工业机器人的封闭控制结构难以实现在线控制的特点,采用软质抛光工具来降低快速制模工艺中机器人抛光的轨迹误差.为了获得稳定的抛光压力,在机器人抛光轨迹规划的基础上,通过轨迹调整,对软质抛光工具的弹性变形和抛光过程磨损进行有效补偿.实验结果表明:当轴向预压量为1.0 mm时,每隔175 mm的抛光间距进行轴向补偿0.1 mm,即可获得稳定的抛光压力和均匀的抛光过程.     

Pro／ENGINEER应用于模具专业课程的辅助教学

Pro／ENGINEER软件是一种集CAD／CAM／CAE于一体的软件。它的功能强大,涵盖了从产品设计到模型建立及最后生产加工的全过程。文章介绍了Pro／ENGINEER的优点,分析了模具专业的课程设置情况,讲述了如何将Pro／ENGINEER运用到模具专业课的辅助教学当中。从而有助于培养出借助计算机造型和设计的模具设计人才。     

碳化硅零件氧化辅助抛光超精密加工的研究现状

通过等离子体氧化、热氧化、电化学氧化在碳化硅基材上获得软质氧化层,利用软磨粒抛光实现氧化物的快速去除,有利于提高材料去除效率、提升加工表面质量。研究发现,通过等离子体氧化辅助抛光,表面粗糙度RMS和Ra分别达到0.626nm和0.480nm;通过热氧化辅助抛光,表面粗糙度RMS和Ra分别达到0.920nm和0.726nm;在电化学氧化中,基于Deal-Grove模型计算得到的氧化速度为5.3nm/s,电化学氧化辅助抛光后的表面粗糙度RMS和Ra分别是4.428nm和3.453nm。氧化辅助抛光有助于烧结碳化硅加工工艺水平的提升,促进碳化硅零件在光学、陶瓷等领域的应用。     

钛合金的环保电化学抛光工艺

针对航空用钛合金开发了一种不采用氢氟酸、甲醇、铬酐类等有毒物质的低毒、无刺激、环保型电化学抛光工艺,并采用光学显微镜、原子力显微镜等方法对电化学抛光后的钛合金表面形貌进行研究.该工艺所用溶液由无水乙醇、乳酸、高氯酸和高氯酸钠组成,将Ti-10V-2Fe-3Al钛合金在直流电源恒电流模式下电化学抛光,可以通过改变抛光时间、电流密度和高氯酸浓度等参数控制腐蚀深度.分别在体积分数为5%,10%和15%的三种高氯酸溶液中和在20,25和30 A·dm-2三个电流密度下进行电化学抛光.抛光后的钛合金表面形貌观察结果表明:在高氯酸含量较低(5%)的溶液中以20 A·dm-2电流密度抛光可以取得较理想的效果.     

高纯铝的电化学抛光工艺研究

本文研究了高氯酸/乙醇抛光液体系在15V安全电压下高纯铝的抛光工艺以及抛光过程的电流密度,并对＂暗色膜＂现象进行了解释,对抛光电极间距、操作温度对抛光效果的影响进行探讨,得出最佳抛光工艺：电极间距7～8cm,操作温度10～15℃,电流密度0.7～0.8A/m~2,抛光时间3min。     

微槽的超声振动辅助磁性复合流体抛光工艺研究

针对微通道制氢反应器的微槽底部光整加工难题,开展超声振动辅助磁性复合流体(UMCF)抛光工艺研究。根据表面接触理论分析微槽底部气膜对磁性复合流体(MCF)抛光的影响,引入超声振动改善MCF抛光微槽底部的表面质量;通过试验探究UMCF抛光对微槽底部的抛光效果;研究不同参数下MCF抛光和UMCF抛光对微槽的表面形貌、表面粗糙度和去除率的变化规律,获得最佳的抛光参数。研究结果表明：当羰基铁粉粒径为48 μm,抛光时间为5 min,抛光轮转速为500 r/min,抛光间隙为2 mm,振幅为5 μm时抛光效果最佳,微槽顶部表面粗糙度Ra达到0.217 μm;槽底表面粗糙度Ra达到0.403 μm,去除率为4.74 mg/min。