关键词： 电火花加工   连续脉冲放电过程   温度场   材料去除率  

摘要： 在电火花单脉冲放电过程仿真的基础上,建立了电火花连续脉冲放电过程的三维热物理模型,利用有限元软件ANSYS模拟了连续脉冲放电过程的温度场分布,得到了连续脉冲放电过程不同时刻温度场分布和材料的动态蚀除过程,并根据脉冲放电的温度场和蚀除凹坑体积,分析了脉冲放电过程的残留温度分布和蚀除凹坑对后续脉冲放电过程的温度场分布和蚀除凹坑体积的影响规律。在仿真过程中,根据数值模拟极间电场强度和分析小孔加工初始时刻放电凹坑分布情况,确定了连续放电仿真模型放电位置的随机选择原则。并通过实验初步验证了材料仿真去除率,为预测材料去除率提供了理论基础。

关键词： 上海新国际博览中心   慕尼黑   光学制造   激光加工   World   基础研究   发展趋势   生产技术  

摘要： 作为亚洲最大的激光、光学、光电行业盛会，2013年慕尼黑上海光博会（LASER World of PHOTONICS CHINA 2013）将于3月19—21日在上海新国际博览中心W1、W2、W3举办。从基础研究到产业应用，慕尼黑上海光博会引领行业发展趋势，集中展示涵盖激光加工与生产技术、激光器与光电子、光学与光学制造、成像与检测四大板块的全方位产品内容。

关键词： 名词解释   特种加工   加工方法   化学能   等能量   机械能   材料   镀覆  

摘要： 特种加工 特种加工亦称”非传统加工”或”现代加工方法”，泛指用电能、热能、光能、电化学能、化学能、声能及特殊机械能等能量达到去除或增加材料的加工方法，从而实现材料被去除、变形、改变性能或被镀覆等。

关键词： 激光技术   激光加工   双光束激光焊接   动态补偿   跟踪控制  

摘要： 为了实现对T型接头的双光束激光焊接,采用基于多轴联动数控机床的双光束激光焊接平台和基于视觉传感器的焊缝跟踪控制相结合的方法,进行了理论分析和实验研究。通过建立平台的运动学模型实现了焊缝的轨迹规划,设计了基于比例、积分、微分控制的位置环和高速焊接过程中的跟踪算法来提高控制系统的控制精度等,并且通过焊接试验,验证了所提出的算法。结果表明,该焊接跟踪控制系统能够快速、准确地对焊接过程中的偏差进行动态补偿,很好地完成了对T型接头的双光束焊接。

关键词： 电火花加工   小孔   圆度误差   最小二乘法  

摘要： 介绍一种应用超景深电子显微镜评定电火花小孔圆度的方法,首先通过超景深电子显微镜获得小孔的放大数字图像,然后对显微图像进行数字图像处理以获得小孔的边缘,之后对小孔边缘进行数据采样,最后采用最小二乘法对采样数据进行圆度误差评定。实践证明,该方法具有较高的计算精度。

关键词： 光学制造   长焦深   高分辨   激光加工   衍射元件  

摘要： 受限于传统激光加工透镜焦深与焦斑大小的矛盾关系,分辨率与加工深度很难同时获得提升。提出一种通过对不同焦距的菲涅耳透镜相位采样组合形成长焦深、高分辨激光加工聚焦透镜的设计方法。针对10.6μm的激光加工波长,采用自编的程序设计了一个通光口径为11mm、中心焦距为47mm的激光纸张打孔透镜,并开展了相应的实验加工与测试。结果表明,该透镜与具有相同口径和焦距的传统透镜相比,焦深增加了2倍,并且在整个焦深范围内焦斑尺寸保持着与普通透镜相近的分辨率。该透镜实现简单,为大深度、高分辨的激光加工提供了可行的途径,在激光加工领域有较好的应用前景。

关键词： 闭式叶盘   多轴数控   电火花加工   电极进给路径   损耗补偿  

摘要： 叶盘类零件在航空、航天发动机系统中起着至关重要的作用。采用闭式结构后，叶盘类零件的系统效率显著提升、结构整体性提高，同时可靠性得到增强。因此，闭式叶盘在航天及武器发动机中得到越来越广泛的应用。由于其流道半封闭的结构特点，给闭式叶盘的制造带来了新的挑战。相较于其它加工方法，多轴数控电火花方法具有工具电极可达性好、擅长加工高温合金等难切削材料、加工精度高等诸多优势，因而成为闭式叶盘加工的首选方法。本文针对闭式叶盘多轴联动电火花加工中技术，围绕CAD/CAM技术、电极损耗补偿、提高加工效率与稳定性的方法等几个方面的内容展开研究。\n 闭式叶盘多轴联动电火花加工CAD/CAM系统的核心是如何规划一条无干涉的、优化的电极进给路径。基于终位形面拷贝法加工原理，介绍了包括周向缩减、径向缩减和电极剖分等手段在内的电极设计策略，分析了该方法带来的拷贝误差。针对现有电极进给路径规划方法存在限制电极尺寸的问题，提出了基于动态规划方法的切向追随规划法。这一方法将电极进给路径规划问题分解为一系列离散阶段的电极位置姿态优化问题，通过预优化与再优化，获取电极最优位置姿态。实验结果显示，该方法可有效提高加工效率，降低电极消耗。通过NURBS插值，可为数控系统提供足够密集的电极位姿数据。以大型商用CAD/CAM软件 UG为二次开发平台，开发了闭式叶盘多轴联动电火花加工专用CAD/CAM系统。\n 如何对复杂运动路径下的成形电极损耗进行补偿，一直是困扰闭式叶盘电火花加工的难题。极间电场强度的变化是造成电极损耗不均的原因，通过理论分析，揭示了电极表面形面特征对极间电场强度的影响。通过工艺实验与数值模拟，构建了特定电极对材料及放电规准条件下的电极损耗系数与极间电场强度之间的关系。利用上述关系，结合运动路径，对成形电极损耗进行预补偿。实验表明，该方法能较准确地对闭式叶盘加工过程中产生的电极损耗进行预补偿。\n 提高加工效率及稳定性对闭式叶盘加工的实际应用意义重大。计算流体力学仿真结果与实验显示，电极进给过程中的前端摆动运动能有效改善加工稳定性，提高加工效率；随着电极进给的深入，在流道被加工贯通前，摆动运动对效率提升的程度达到顶峰。在运动自由度存在约束的前提下，对群电极加工多流道的运动路径进行规划，通过实验，证明该工艺可显著提升加工效率。\n 在闭式多轴联动电火花加工专用CAD/CAM系统的辅助下，完成了某型号火箭发动机高温合金闭式涡轮叶盘样件、某型号发动机钛合金闭式离心泵叶轮与闭式导向叶环的加工，全面验证了本文各项研究工作的正确性与有效性。

关键词： 特种加工   应用型人才   教学改革  

摘要： 特种加工是培养机械设计与制造领域人才的一门专业课,具有较强的理论性和技术性。结合应用型人才的培养目标,针对该课程存在的主要问题,本文对教学内容、教学方法和教学形式等方面进行了改革尝试,就如何提高学生的学习主动性,提高教学效果等问题进行了探讨和研究。

关键词： 飞秒激光   含能材料   冲击压强   冲击温度  

摘要： 飞秒激光经过将近30年的发展，脉宽压缩至接近单个光周期，峰值功率达到几百帕瓦。基于色散补偿原理的脉冲压缩技术以及啁啾脉冲放大技术成就了飞秒激光脉冲的超短脉宽和超高峰值功率。飞秒激光微加工经过将近20年的发展，加工精度可突破衍射极限达到几十纳米，并且几乎可以加工从生物组织到金刚石的各种材料。利用飞秒激光脉冲的超短脉宽和超高峰值功率的特性可以实现超精细“冷”加工。本文基于飞秒激光加工的特性研究了飞秒激光安全加工含能材料的关键物理参数并开展了飞秒激光加工含能材料替代物的实验研究。\n 本文研究工作主要包括以下几个方面。\n 1.在综述飞秒激光加工含能材料国内外研究现状的基础上，分析了国外现有研究成果的系统性和理论欠缺以及国内相关研究较国外的整体差距，提出了利用泵浦探测技术和飞秒数字全息技术研究飞秒激光加工含能材料动力学过程的方案以及确定飞秒激光安全加工含能材料的临界冲击压强和临界冲击温度的方法。\n 2.在明确飞秒激光与物质相互作用过程中冲击压强概念的基础上，给出冲击压强的计算方法，利用飞秒激光烧蚀固体靶的时间分辨泵浦探测阴影图提取了冲击压强的绝对值;在大气环境中飞秒激光烧蚀铝、铜和硅靶的初始冲击压强分别为1019 Pa、1016 Pa和1021 Pa，真空中飞秒激光烧蚀硅靶的冲击压强为1011 Pa。\n 3.在明确飞秒激光与物质相互作用过程中冲击温度概念的基础上，给出冲击温度的计算方法，利用飞秒激光烧蚀金属的双温模型提取了冲击温度的绝对值，基于非傅里叶热传导模型计算了冲击温度的分布。\n 4.利用飞秒激光加工含能材料替代物，实验研究了飞秒激光在含能材料替代物表面刻线和打孔，研究了脉冲宽度、脉冲重复频率、脉冲个数、加工速率以及聚焦功率密度对加工结果的影响，得到了飞秒激光加工火柴和二氧化锰的烧蚀阈值以及飞秒激光加工火柴的燃烧阈值。\n 5.对飞秒激光加工烈性炸药TNT的实验研究进行了展望，包括实验样品制备、相关实验方案以及期望获得的结果。