关键词： 喷射成型高硅铝合金   流体仿真   深微小孔   微细铣削  

摘要： 高硅铝合金具有与芯片相匹配的热膨胀系数、高热传导率、低密度和高刚度的特性，在航空、航天和军事用途的微波电路、微电子器件、半导体集成电路生产上极具应用前景。喷射沉积成型相对普通成型方法能得到更致密、硅含量更高、性能更好的高硅铝合金。然而高硅铝合金中随着硅的含量增加，材料的脆性就增加，相对的可机械加工性就降低，特别是在常见的深微小孔的加工中，使用普通的机械方法很难达到要求。电火花加工过程中，由于没有宏观作用力，使得电火花加工技术在硬、脆材料加工应用中拥有很大的优势。 通过观察喷射沉积高硅铝合金的微观形貌，以及对比分析电火花加工前后材料表面形貌的变化，本文对高硅铝合金水介质电火花加工中材料的蚀除形式进行了分析。 利用Flow simulation对电火花加工深小孔过程中流体状态进行了仿真，分析了不同冲液压力及加工深度下流体速度极值的变化，得到了加工过程中压力及速度的分布直观图。 通过单因素实验以及正交实验，并对加工前后材料表面形貌及性能进行分析，研究了材料在水介质电火花加工深小孔中，各电参数对电极损耗、加工时间以及表面形貌的影响规律。 本文通过单因素实验，得到了实验材料在大电压条件下深微孔电火花加工中，各电参数对电极损耗以及加工时间的影响规律；根据单因素实验结果，通过正交实验进行了深径比大于10的深微孔试加工；根据分层补偿原理进行了微细铣削加工实验。 本文分析认为，喷射沉积高硅铝合金深微小孔及微细三维结构的加工，利用电火花加工技术可以很好地实现。

关键词： 船用钢板   激光加工   超疏水表面   抗附着性能  

摘要： 舰船是人类开发和利用海洋的最重要的工具,其使用中遇到的最大的问题是不可避免地遭受海洋生物的附着。传统的抗附着涂料利用有毒重金属离子的释放来消除附着生物,严重地污染环境。仿生学研究发现,在海洋中生活的大多数生物依据其特殊的表面形貌能够抵制多种海洋生物的附着。“鲨鱼皮”效应打破了人们对于粗糙表面不具有抗附着性能的传统观点,为超疏水表面在抗附着领域的应用奠定了基础。该方式从生物抗附着的机理出发,不存在毒性物质的释放损耗问题,具有广谱性和高效性。 本文以应用最为广泛的Q235A级船用钢板为研究对象,将激光加工与纳米粒子涂覆相结合,构筑仿生微纳双层结构制备超疏水表面。利用静态沉浸实验和动态冲刷实验测试其抗海洋生物附着性能,得到如下结果： 1.利用激光加工在Q235A级船用钢板表面构筑点阵,直线,网格3种微结构,并涂装防锈漆。利用正交实验研究不同稀释比例、喷涂距离及喷涂时间对防锈漆膜厚度的影响。结果显示,当喷涂距离为60mm,喷涂时间为3s,稀释比例为4：3时,漆膜厚度达到31μm。 2.相同间距下,网格试样接触角最大,其次是直线试样,点阵试样接触角最小。随着间距的逐渐增大,点阵试样的接触角逐渐减小,滚动角逐渐增大；但网格及直线试样接触角均先增大后减小,滚动角先减小后增大。间距为200μm的网格试样接触角可达156.2°,滚动角仅为3.55°。 3.将试样静置于实验室培养的小球藻藻液中进行静态沉浸实验,15天后取出试样,利用photoshop中的图层分色技术统计小球藻的附着面积。同样的间距,网格试样表面附着最少,其次是直线试样,点阵试样附着最多。试样表面疏水性能越强,附着量越小。 4.将试样固定在搅拌器上并放置于海水中以相当于船速10节的线速度旋转,测试试样表面小球藻的附着强度。结果表明,具有微结构表面小球藻的附着强度显著低于抛光表面。且随表面滚动角的减小,脱附比例增大。说明制备具有较小的滚动角的表面,有助于附着的小球藻脱附,提高表面的抗附着性能。 本研究表明,符合Cassie模型的超疏水表面比符合Wenzel模型的超疏水表面具有更强的抗附着性能。本研究为舰船的抗海洋生物附着提供了新的方法和技术支持。

关键词： 电火花加工   节能   脉冲电源   CPLD  

摘要： 电火花脉冲加工技术如今已广泛应用于机械和磨具加工等领域，传统的电火花脉冲电源以高功率的陶瓷电阻作为其放电的限流电阻，电源的利用率和加工的效率都比较低。由于电火花加工能耗高且运用广泛的原因，也为响应国家节能减排的政策，其节能型脉冲电源的研究已被国家所重视。鉴于此许多专家做了大量的探索，但是，结果都不是特别理想，以致于的节能型电火花脉冲电源没有得到实际的应用。 本文首先介绍了电火花加工技术的特点和课题的研究意义，并详细阐述了电火花加工脉冲电源的几种典型例子及发展历程，在解析其工作原理和特点的基础上，分析了一种新型节能的电火花电源理论。在查阅了大量文献后，根据要求设计了整流滤波电路模块、隔离电路模块、信号放大电路模块、晶体管及驱动电路模块、放电间隙检测电路模块、控制电路模块、时序发生电路模块等硬件模块。脉冲电源的控制系统主要由基于PIC单片机的通讯模块及脉间电压采集模块和基于CPLD的脉冲发生模块组成。同时运用VHDL语言完成了脉冲发生模块程序设计。 应用本文设计的脉冲电源在电火花加工机床上进行了加工实验。进行了不同加工条件下的加工效率和性能实验，实验结果证明本文设计的脉冲电源能够满足电火花加工的要求。

关键词： 征订启事   特种加工   模具制造   技术刊物  

摘要： 《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、电解加工、超声加工、高能束加工及增材制造)和模具制造领域的设计研究成果、

关键词： 机械工程  

ISBN: (纸本)9787504665560

摘要： 本报告共设综合报告及电火花成形加工、电火花线切割加工、电化学加工、激光加工、增材制造、微纳设计、微纳设计、微纳封装、微纳米测量与测试9个专题, 涵盖了特种加工与微纳制造的主要领域。

关键词： 飞秒加工   五轴平台   光学系统   多体建模理论   误差  

摘要： 基于双光子聚合的飞秒加工突破了光学衍射极限，使加工尺度达到纳米级，作为一种新型的超精密加工方式受到了越来越多人的关注。但是目前其加工装置仅仅用于实验阶段，它所加工的工件的微观尺寸、宏观尺寸和加工精度之间的矛盾极大的限制了它的推广和商业化，因此本文对当前的加工装置进行整合，研制一套飞秒加工系统，它具有系统集成化、宏观和微观尺寸相协调、加工效率高等优点。 本文首先设计了一套飞秒加工系统，包括光学系统和五轴微纳加工平台。光学系统有飞秒激光器、快门、能量放大/缩小器、各级反射镜、CCD摄像头和振镜系统，实现了激光束的产生、传递、检测和聚焦；五轴微纳加工平台采用直线电机驱动、气浮导轨支撑和光栅尺位移传感器检测技术，各个轴之间采用串联方式安装，x轴和y轴正交分布，A轴和B轴正交分布并位于y轴之上，z轴垂直于大理石基座与其它轴属于并联连接，在z轴上安装振镜箱体用以实现快速扫描，A轴和B轴采用直线电机和压电驱动相结合的方式实现微小角度的摆动，并且采用大理石基石作为床身实现隔振。 激光束的偏摆角直接影响加工精度，本文分析了激光束初始入射角、振镜摆角和激光扫描角度的之间的关系，得出了扫描角度随着初始入射角的增大而减小，随着振镜摆角的增大而增大，并且当1010，6090时，扫描角度具有很好的线性度；为了更加准确的描述激光光斑作用于工件的位置，本文还推导了激光束通过透镜后的折射角，通过分析可知影响激光束折射角的因素有入射角、初始入射角和振镜摆角，并且激光折射角随影响因素呈周期性变化，初始入射角越大，周期越大，振镜摆角越大，周期越小；初始入射角与振镜摆角的影响权重要大于激光束入射角的影响权重。 对于所设计的五轴微纳加工平台，本文对其进行了误差分析，利用多体建模技术建立了装置的综合误差模型，确定了影响综合误差的50项因素，重点提取各轴垂直度误差、平动误差和摆动误差，得出以下结论：（1）垂直度误差对x轴和y轴影响比较大，对z轴的影响可以忽略不计，且当垂直度误差为10时，误差达到250nm，当垂直度误差为1时，误差达到纳米级别；（2）装置在x方向的综合移动误差e x是由俯仰角和x共同决定的，其他误差对它影响甚小；在y方向的综合移动误差e y是由滚摆角和y共同决定的，其他误差对它影响几乎没有；它在z方向的综合移动误差e z只与z有关，无论是角度误差还是其它方向的位移误差对它都没有影响；（3）综合误差是各个轴相互作用相互影响的结果，五个运动轴共同决定了装置的综合误差。

关键词： 飞秒激光   非线性共振吸收   多光子共振电离   烧蚀阈值   烧蚀效率  

摘要： 摘要：飞秒激光微纳加工作为一种新兴的高精密加工技术,融合了物理、材料、制造等多个学科,由于多学科交叉的复杂性和加工要求的极端性,完整掌握其烧蚀加工规律是将其推上工业应用的首要条件。本文致力于研究飞秒激光共振烧蚀Pr-Nd玻璃中的变化规律。 首先,依据Pr-Nd玻璃中镧系元素镨和钕的独特电子层结构,分析了其跃迁能级和吸收光谱的特性,并发现其在共振波长585nm和807nm处具有极强的吸收能力;然后,分析了飞秒激光共振烧蚀Pr-Nd玻璃中束缚电子的电离机制及靶材烧蚀去除的物理过程。 其次,搭建了烧蚀加工的光路系统,设计了光束开关的控制系统,并通过Visual Basic软件开发实现了整个激光烧蚀加工系统的自动化控制,极大地简化了烧蚀加工过程的操作。 然后,基于以上理论分析和实验平台,在飞秒激光共振烧蚀作用下,研究了Pr-Nd玻璃烧蚀阈值的变化规律。结果表明在烧蚀阈值附近,初始种子电子主要由多光子电离产生,且在585nm和807nm的烧蚀下,多光子共振电离剧烈,烧蚀长度较石英玻璃分别增长了19.8%和6.8%,并对于807nm,烧蚀阈值较石英玻璃降低了12.3%;而对于非共振波长,无此烧蚀阈值规律。 最后,针对两种不同重复频率的飞秒激光,研究了Pr-Nd玻璃共振烧蚀效应的变化规律。对于80MHz,由于脉冲间存在能量耦合,使得飞秒激光的烧蚀为热加工,且只有共振波长能实现Pr-Nd玻璃的烧蚀去除;结果还表明,807nm对应的熔融烧蚀阈值较另一共振波长739nm降低了18%,较1kHz冷加工降低了两个数量级。对于1kHz,研究了靶材共振烧蚀效率的变化规律,结果表明,共振烧蚀效率受入射激光光强的影响很大。对于807nm波长,当光强小于0.556×1014w/cm2时(多光子电离占主导),共振烧蚀效率显著,且对于807nm,共振烧蚀效率最大提高了45.22%;当光强大于0.556×1014w/cm2时(隧道电离占主导),共振烧蚀效率基本消失。图42幅,表13个,参考文献69篇

关键词： 五轴机床   激光加工   微细铣削加工   工程塑料金属涂层   螺旋天线  

摘要： 随着科学技术的迅速发展,在航空航天、电子信息等领域对以工程塑料为基体且带有功能图案金属涂层的零部件的需求日益增加。该类零件涂层图案特征尺寸微小,且要求具有较高的强度与刚度、优秀的热稳定性和化学稳定性,典型应角有微带天线、高频印制线路板等,它们已成为电子、军工、航空航天等高新产业发展的重要零部件。因此,对工程塑料金属涂层的精密加工装备研制及其相关工艺的研究,对提升金属涂层加工技术能力具有重要的工程实用价值。 激光与微细铣削技术具有高精度的特点,成为近年来微细加工领域研究的重点和热点。本文针对传统的刻蚀技术难以高精度一体加工具有三维立体结构工程塑料金属涂层的局限性,提出激光与微细铣削加工技术是解决该难题的有效方法。搭建一台精密五轴激光／微细铣削复合加工机床,以实现对覆铜聚酰亚胺螺旋天线样件的精密加工。本文主要研究内容如下： 首先,在简单介绍机床五轴位移平台机械系统的基础上,设计其运动控制系统,并搭建控制柜。经过上电调试与误差补偿从而实现平台的精密位移功能。该高精度位移平台为配置激光／微细铣削加工系统、以及加工三维复杂零件奠定基础。 其次,设计基于西门子840D s1的激光远程开关信号与输出功率的控制方式,实现在固定烧蚀深度下根据当前机床轨迹速度进行激光输出功率自适应匹配的控制策略,并用实验验证了该激光控制系统的精密性;设计微细铣削加工系统的控制方案与换刀方式。通过激光与微细铣削加工子系统的设计,实现了精密五轴激光／微细铣削复合加工机床的整体功能。 最后,考虑到微细铣削作为精加工工序的重要性,总结国内外学者对微细铣削毛刺的分类方式与测量手段,开展覆铜聚酰亚胺材料直槽与螺旋槽加工工艺实验研究,总结不同切削参数对毛刺尺寸的影响规律,并进行小型平面螺旋天线的精密加工。实验结果表明,所设计的激光／微细铣削复合加工机床可以精密加工聚酰亚胺覆铜件,且边缘质量高;该机床运行稳定、性能良好。

关键词： 电火花加工   自适应控制   抬刀高度   测控系统  

摘要： 特种加工在国家工业发展中具有重要地位，特种加工发展水平体现了国家制造业的水平。电火花成形加工作为特种加工一种的手段，已广泛应用于航空、航天、汽车、纺织、军工等各领域，在制造业具有举足轻重的作用。但是，在电火花加工中,普遍存在加工过程不稳定,容易拉弧烧伤工件表面，以及加工速度慢等问题，阻碍了电火花加工技术的进一步发展。 在电火花成形加工中，通过引入抬刀操作，排出加工间隙内的金属屑，减少拉弧出现的几率，维持稳定的电火花加工。为了提高加工效率，需要控制抬刀高度，减少抬刀时间。因此，本文的目的是建立电火花加工抬刀高度的自适应控制系统，大幅提高电火花成形加工的综合性能。 首先，针对放电状态进行了电火花加工抬刀工艺实验，通过对实验数据的极差分析和方差分析，确定了抬刀高度对电火花加工过程的影响规律。 其次，根据自适应控制理论，设计了一个以抬刀高度为控制变量的自调整控制系统。该系统基于已建立的电火花加工过程模型，通过对电火花加工过程参数的实时估计和最小方差控制策略，完成了对电极抬刀高度的自适应调节，实现间隙放电状态对放电状态参考值的跟踪。 在以上研究的基础上，本文以Visual C++为软件开发平台,完成了自适应控制算法，开发了电火花加工抬刀自适应测控系统软件，实现了数据采集的硬件电路，以及工控机与机床的通信工作，完成了电火花加工机床与工控机之间的闭环控制系统。通过工艺实验验证了所建立的自适应测控系统的优越性。在此基础上，对其他工艺指标进行了全面的优化，在获得更加稳定的加工过程的同时，大幅度地提高了加工效率，表明了所建立的控制系统不仅具有优越的控制性能，而且体现了其实用性和先进性。

关键词： 电火花加工   电参数   多目标优化  

摘要： 电火花成形加工已经成为机械行业中一种必不可少的重要加工方法，拥有独特的加工优势，目前已经广泛地应用于模具制造、电子、仪器、汽车等领域。在电火花成形加工中，选择合理的电参数对于放电加工效率、加工质量以及电极的损耗等加工工艺效果有很大的影响。传统的电参数的选择仍旧依靠操作员工的经验，效果很差。论文针对公司电火花成形加工效率低的情况，对电火花成形加工中参数的选择优化进行了研究。