关键词： 特种加工   机械加工工艺   突破及变革  

摘要： 特种加工不仅能够很好的提升缩短施工的时间,而且所生产出来的产品也能够更好的符合市场的需求.本文将在特种加工基础之上来分析对机械加工工艺的突破和变革,而且要结合实际的案例来进行全面的分析.

关键词： 干式电极   激光加工   肌电信号   心电信号   生物电阻抗  

摘要： 生物医用电极可以将人体的离子电位转化为外部可测量的电子电位,广泛应用于心电图ECG、肌电图EMG、脑电图EEG和生物电阻抗EIT等医学研究和临床应用中。传统Ag/AgCl湿式电极采集的信号基线稳定,但导电凝胶会逐渐失水干涸,容易引发皮肤过敏现象,不适用于生物电信号的长时间采集与测量。本文提出利用激光铣削-重铸技术加工出具有表面微结构阵列特征的金属干式电极,主要研究内容如下:1、利用激光铣削-重铸技术加工出一种具有锥形微结构阵列的金属电极芯,封装后获得金属干式电极。在分析表面微结构成形原理的基础上,重点研究了加工工艺对微结构的影响规律,对加工工艺参数进行了优化。研制的电极芯微结构具有良好的机械强度和生物兼容性。2、建立电极-皮肤接触模型,对金属干式电极的阻抗性能进行了研究。本文重点探究了金属干式电极参数(电极直径和激光加工参数)和测试条件对接触阻抗的影响规律,获得最优电极参数和最佳测试条件。与Ag/AgCl电极相比,研制的金属干式电极表现出良好的阻抗稳定性。3、采用金属干式电极对表面肌电信号和心电信号进行采集,对生物电信号进行分析。基于表面肌电信号检测原理,重点研究了金属干式电极参数(电极直径和激光加工参数)、不同动作、不同负荷和不同部位肌肉对肌电信号的影响规律。相比于Ag/AgCl电极,金属干式电极采集的肌电信号具有较大的幅值。金属干式电极采集的心电图接近于Ag/AgCl电极,显示出清晰的心电波形。4、通过电镀技术和阳极氧化技术等表面处理技术对金属干式电极表面进行处理,获得镀银金属干式电极和银/氯化银镀层金属干式电极,获得的两种电极具有更小接触阻抗。利用硬脂酸乙醇溶液对电极表面进行修饰后,获得了超疏水表面金属干式电极,超疏水表面有利于生物电信号采集过程中对汗液的排斥。研制出的金属干式电极,具有较好的阻抗稳定性,可实现肌电、心电等生物电信号的高精度检测,不需要进行耗时的角质层处理,并且可以避免皮肤过敏现象的发生,在生物电信号采集与利用中具有广阔的应用前景。

关键词： 飞秒激光   光纤传感器   压力-温度双参数   微孔加工  

摘要： 光纤微传感器具有高灵敏度、可靠性好、抗电磁干扰、易于网络化、智能化等优点,受到人们的广泛关注。微型传感器对物理量如温度、折射率、应变等能实现实时准确测量,在医疗诊断、食品质量鉴定、环境监测等领域具有重大应用背景。研制结构可靠耐用、功能优异的光纤微传感器对传感领域的科技发展和技术进步具有十分重要的意义。飞秒激光由于其超快和超强(～1013W/cm2)脉冲可以单步成形（没有附加装配流程）地加工出三维微/纳结构。最近,飞秒激光在光纤微传感器加工中展现出独特优势。本论文结合飞秒激光微纳加工及光纤传感技术的优点,主要研究飞秒激光加工全光纤微纳法布里-珀罗干涉式光纤传感器,为了拓展飞秒激光加工技术的普适性,还研究了飞秒激光微纳加工技术在金属材料中打孔的应用,本论文主要创新点如下:提出了一种基于法布里-珀罗干涉的全光纤微纳压力传感器,该传感器利用飞秒激光在纯石英的光子晶体光纤端面加工微孔和膜片结构,用石英膜片密封微孔形成微腔,外界压力可以改变膜片的形状,使得法珀腔的腔长改变,干涉光谱随压力变化发生漂移。传感头尺寸小于100μm,在1MPa压力范围内,测量压力灵敏度可达282nm/MPa。同时该传感器的响应速度快,并且能耐800度以上的高温。提出了一种基于法布里-珀罗干涉的全光纤微纳压力、温度双参数传感器,该传感器使用石英毛细管制作非本征法珀空心微腔,并在微腔端面采用飞秒激光加工的膜片作为压力敏感元件测量压力变化;用飞秒激光在光纤端面加工微孔结构,熔接单模光纤构成本征法珀实心微腔,作为温度敏感元件测量温度变化。对该三光束干涉的光谱进行解调,分别在不同压力和温度条件下,解调出两个腔的腔长。在800℃范围内,实心腔长度随温度改变的灵敏度是7.3nm/℃,空心腔的长度随温度改变较小;在225k Pa压力范围内,空心腔长度随压力改变的灵敏度是3.3nm/k Pa,对应的实心腔的是0.4 nm/k Pa。根据两个腔不同的温度和压力灵敏度可以同时解调出温度和压力,实现双参数测量。利用飞秒激光及空间整形技术在多种金属材料进行了打孔研究,选取了铁、不锈钢、铝和钼四种材料,采用叩击式钻孔和螺旋扫描钻孔两种加工方法,在真空、空气和水环境中钻孔,研究了激光空间整形、脉冲能量、脉冲数、重复频率的参数对钻孔的尺寸、锥度的影响,优化了加工参数。

关键词： 特种加工技术   汽车制造业   应用  

摘要： 目前,我国的汽车行业正呈高速发展之势,因而对材料也有了更高的要求,如果继续使用传统的加工方法,必然难以满足当前的需求,特种加工技术就是在这样的背景下出现的,它用能量切割代替了传统的刀具切割,不仅确保了质量,同时还提升了效率.本文主要分析了我国目前汽车制造业发展的现状,并介绍了特种加工技术的概念和种类及其在汽车制造业中的具体应用.

关键词： 闭式整体叶盘   电火花加工   电极损耗预测   简化电极   群电极  

摘要： 闭式整体叶盘类零件在航空航天发动机中起着至关重要的作用,对于提升系统整体效率及提高发动机的可靠性具有显著的意义。由于闭式叶盘类零件的空间结构往往较为复杂,其流道弯曲扭转且半封闭的结构特点给此类零件的加工带来极大的挑战。实际经验表明,多轴联动数控电火花加工工艺具有工具电极可达性良好和加工精度高的显著优势,是完成闭式叶盘类零件加工的最佳方法。本文围绕闭式叶盘类零件的多轴数控电火花加工技术,从电极损耗预测、进给路径简化和群电极加工机理分析等几个方面展开研究。为了解决电火花加工过程中电极损耗预测的难题,通过系统地分析得到电极形面特征及进给方向与损耗量之间的关系,建立了实用的电极损耗预测模型。实验证明该模型能够准确预测成形电极形面损耗,为电火花加工中电极损耗预测提供了有效的方法。针对闭式叶盘类零件整体加工效率偏低的现状,从简化加工进给路径的角度出发,提出相应简化电极的设计方法,结合最优路径的动态规划,形成一套适用于电火花粗加工阶段的全新加工工艺。实际加工结果证明,采用该方法能使单一流道的加工效率提高25%以上。为了探究群电极工艺提高加工效率的根本原因,通过实验从微观放电机理的角度进行分析,证明电极数量的增加将提高电源有效脉冲利用率,并在此基础上提出群电极工艺中适当减小脉冲间隔的参数优化策略。在多轴联动电火花成形机床及CAD/CAM系统的辅助下,完成各类样件的工艺验证实验,证明了本文中电极损耗预测、简化电极设计和群电极加工机理分析的有效性及准确性。

关键词： 电火花加工   方孔   旋转电极   勒洛三角形  

摘要： 方孔结构具有较大转矩承载能力和高稳定性,在航空航天、汽车、船舶、石油和风电等工作环境恶劣对机械结构稳定性要求较高的领域被广泛采用。铣削、铸造等机械加工方法可以实现在普通材料上加工方孔,当需要在硬度大的材料上加工大深径比方孔时,通常采用特种加工方法。电火花方法常采用方电极加工方孔,加工时存在电蚀产物难以排出加工区域导致加工效率低、电极损耗大等问题。为提高电火花加工方孔的加工速度并减小电极损耗,本文提出一种利用旋转电极加工方孔的方法。将勒洛三角形作为电火花加工电极截面形状,分析勒洛三角形电极在与其等宽的方形约束孔中的运动形式,得到电极中心运动轨迹以及底面加工区域的形状和面积。根据分析结果研制方孔加工装置,完成加工装置零部件设计以及装配工作。使用加工装置加工出方孔证明利用旋转电极加工方孔具有可行性。将加工装置进行简化,在Adams/Views软件中建立简化后的加工装置数模,确定零部件空间位置并施加运动约束。利用运动轨迹仿真研究电极的长度、转速、形状精度、装夹误差以及导向机构约束位置对方孔形状精度的影响。根据电极在方孔中的转动运动,分析了旋转电极加工方孔时加工区域流场的变化规律,发现旋转电极加工过程中的转动对电蚀产物的排出具有促进作用。根据可行性实验以及运动轨迹仿真结果,对旋转电极方孔加工装置进行优化,提高了方孔的形状精度。在此基础上,通过单因素实验研究不同转速对方孔加工速度以及电极损耗的影响。设置旋转电极方孔加工方法和方电极方孔加工方法的对比实验,获得开路电压、伺服进给速度、检测阈值范围等加工条件对两种方法加工特性的影响规律。分别在两种加工方法最优加工条件下加工不同深度的方孔,发现随着加工深度的增加旋转电极方孔加工方法相比方电极加工方法在提高加工速度降低电极损耗方面的优势明显。

关键词： 模具制造   特种加工   编辑部  

摘要： (1966年创刊双月刊)《电加工与模具》是我国特种加工和模具制造领域国内外公开发行的专业性技术刊物,以促进特种加工和模具制造领域科研、生产、教学的发展,推动行业的技术进步,提高广大读者的理论和业务水平为宗旨。《电加工与模具》主要报道内容为:特种加工(包括电火花加工、电化学/电解加工、超声加工、激光与高能束流加工、增材制造)和模具制造领域的设计研究成果、工艺应用技术、使用维修经验、产品开发信息和行业发展动态。

关键词： 惯性微流控器件   无泵的   3D打印技术   流量调节阀   激光加工  

摘要： 近年来,随着微细加工技术的不断发展,微流控芯片在医疗诊断、生物医学和环境监测等领域得到了更为广泛的关注。目前,微流控芯片已经逐步从实验室研究走向商业化应用。这对芯片的低成本大批量制造提出了更高的要求。本文以3D打印技术与激光切割技术为基础,针对被动流量调节阀的恒流量调节特性,研究了低成本的无泵驱动惯性微流控集成器件的制造与应用。论文取得的具体研究成果如下:(1)完成3D打印惯性微流控器件的性能表征及粒子富集浓缩实验。基于光固化3D打印技术的特点,改进螺旋形微流道的打印方法,并用倒模的方法检测该器件微流道的截面形状精度。为进一步降低器件加工成本,采用双面粘性胶配合螺纹连接的密封方案将微流控器件组装完成。结合细胞计数仪自动计数功能,分析研究了 3D打印器件内粒子浓缩效率与驱动流速和初始溶液里粒子浓度之间的关系,获得了对不同尺寸粒子浓缩的最佳流速范围。最后,将器件操控对象拓展为复杂生物颗粒,实验表明该3D打印器件对尺寸分散的花粉粒子和可变形的肿瘤细胞也有较好的富集浓缩作用。(2)掌握了被动流量调节阀的恒定流量调节规律,完成集成器件的血浆提取应用研究。针对低成本微流控器件的即时现场检测需求,设计了一种集成流量调节阀的无泵驱动惯性微流控器件。首先,通过实验测量和流固耦合仿真的方法,研究讨论了微阀腔室高度、弹性薄膜通孔直径和输入压强波动对输出流量的影响。其次,结合微阀和惯性微流控器件各自恒流与操控粒子的特点,以串联的方式将两者集成为一个整体,该集成器件不仅具有了微阀消除输入压强波动的特点,也具有微流控芯片操控微米粒子的能力。最后,舍弃电力驱动的精密注射泵,手动按压注射器,操控集成器件实现不同稀释度下血液的细胞分离与血浆提取实验。(3)掌握了高通量微阀与多层聚合物薄膜芯片的制作,完成高通量集成器件的粒子操控研究。发挥激光加工技术制造成本低与适宜大批量生产等优势,研究了极高通量微阀与多层聚合物薄膜芯片的制造方法与集成应用。首先,对激光切割和塑封技术的工艺进行探索,获得了不同材料的最佳制造参数,为后续微阀腔室和聚合物薄膜芯片的制作提供技术参数。其次,为提高微阀的恒定流量数值波动范围,设计了一种三支流并联的高通量微阀,将微阀恒流量提高八倍至9.95 ml/min。同时改进堆叠方案,完成四层聚合物薄膜芯片的垂直堆叠设计与装配。最后,集成高通量微阀与多层堆叠微流控芯片,实现微藻的浓缩富集应用研究。

关键词： 特种加工  

ISBN: (纸本)9787560643830

摘要： 本书共七章，主要内容包括概论、电火花加工的基本原理与设备、电火花加工工艺规律、电火花加工工艺及实例、电火花线切割加工工艺规律、其他特种加工技术等。本书兼顾特种加工理论和具体加工工艺，以实例形式讲述了电火花加工机床的定位、装夹，工艺参数的选择等操作技巧、要点及编程方法。

关键词： 电火花加工   温度控制   冷电极   电蚀坑   低损耗   仿形精度  

摘要： 电火花加工是一种不存在宏观力的特种加工方法,可以加工各种难加工材料、复杂形状零件和有特殊要求的零件。但是电火花加工也存在电极损耗大、加工过程不稳定、仿形精度低和加工表面质量差等缺点,尤其是加工比强度高、热导率低的难加工材料如钛合金时,缺点更明显。针对常规电火花加工过程中存在的问题,本文提出一种在工具电极上加装强制散热系统的冷电极温度控制加工方法,通过两极间不对称散热控制电极处于较低温度,使极间快速消电离,降低电弧放电概率,达到改善加工稳定性,降低电极损耗,提高仿形精度和表面加工质量的目的。本文主要研究内容如下:(1)设计冷电极结构和温度控制系统,设计搭建单脉冲放电试验平台。对热管型冷电极和半导体制冷片型冷电极装置进行性能分析,最终选择半导体制冷片型冷电极组成电极冷却装置。设计了电极温度控制系统,能够对电极温度进行有效控制。设计搭建了基于放电电流检测的单脉冲试验平台,为研究冷电极电火花加工材料蚀除机理奠定了良好的基础。(2)分析了电极温度对极间放电特性的影响。从理论上分析了电极温度对放电通道半径、电蚀坑半径和极间电子发射电流密度的影响,解释了冷电极对放电通道的压缩作用和冷电极低损耗和小间隙的特性。(3)仿真分析电极温度对极间温度场的影响,并通过单脉冲试验验证仿真结果。建立了电火花极间放电模型,利用ANSYS软件对不同电极温度下电火花放电极间温度场进行有限元分析。分析了电极温度对电火花加工材料蚀除的影响,仿真结果验证了冷电极低损耗特性。利用单脉冲试验平台进行不同电极温度下单脉冲放电试验,研究了电极温度对电蚀坑形貌的影响。(4)研究了电极温度对放电间隙的影响。利用单脉冲装置对极间放电间隙进行检测,并通过冷电极与常规电极成型加工对比试验,表明了降低电极温度可以使放电间隙变小,进而提高仿形精度。(5)对冷电极电火花加工的工艺性能进行对比分析。进行了冷电极与常规电极加工钛合金工艺性能对比试验,对放电波形、电极损耗、材料去除率、加工表面粗糙度和表面裂纹进行了对比分析,验证了冷电极加工具有电极损耗较低、加工稳定性较好、材料去除率较高和表面加工质量较好的特性。通过冷电极加工航空螺旋锥齿轮试验,验证了冷电极具有较高精度的复杂曲面加工能力。