塑性状态下光学及电子镜面的亚纳米级精密磨削

本文讲述了由PC机控制的多用途超精机床(MPUMT)的设计及光学镜平滑表面的加工。已研制出的机床可用于磨削、切削、研磨或抛光塑性状态下的硬脆材料。作为建立新的加工系统的关键部分,采用了大型磁致伸缩调节器(GMA),在没有放大器元件的情况下,它具有大功率的输出和大于压电陶瓷调节器几倍的纳米级的位移。切削DOC的深度和控制塑性状态过程的微塑性区域能够被调节器设置为具有高于1nm的精度,并能用金刚石磨削砂轮研磨。在当前研究中所用到的镜为多晶体、非晶体,也有加固玻璃。磨削实验的结果表明,已研制出来的超精机床能够实现对塑性状态下的玻璃和陶瓷材料的加工。材料特性参数和微裂纹之间的关系已被检测到,适用于大多数被研究玻璃的脆性到塑性磨削方式的转换已经确定。运用AFM、SEM和ZYGO对磨削表面进行了分析,例如BK7和TRC5(新材料;加固玻璃)的磨削表面分别具Ra=0.15nm和Ra=0.32nm的表面粗糙度。     

高温结构陶瓷精密磨削塑性变质层的物理模型

用透射电镜观察发现了磨削表面微晶和非晶层的过渡行为。采用物相分析和Ｘ射线衍射谱线分析证实了变质层中微晶的存在，通过能谱分析确定了非晶层的化学成分，应用硅酸盐物理化学中的相平衡理论，在对玻璃相结构进行量化分析的基础上，研究证实了Ａｌ２Ｏ３陶瓷表面变质层是由微晶和玻璃态化合物组成的塑性变质层。在此基础上，建立了陶瓷镜面磨削塑性变质层的物理模型，并用微刃切削理论解释了表面晶粒的碎化机理。     

高硬热喷涂层的缓进给切削试验

采用高硬材料切削过程中常用的2种刀具材料CBN和YG610,应用缓进给的模式对高硬喷涂层进行切削试验。试验结果表明：采用小进给切削模式YG610刀具切削高硬热喷涂层可以获得较理想的刀具耐用度,并且加工表面质量可以达到Ra1以下,具备了以车代磨的基本条件。高硬材料切削常用的刀具CBN在切削过程中出现了较严重的非正常破损现象。通过对试验现象的分析,可以认为冲击性和高硬度的同时存在是喷涂层切削的最重要特性。因此,喷涂层切削刀具需要同时具备较高的韧性和硬度。     

回转形薄壁零件砂带磨削的参数选择及精度控制

通过实验分析了带轮磨削过程中切削力和切削深度之间的关系,从提高切削效率和强度出发,选择优化切削参数,建立了切削参数数学模型;提出了控制回转形薄壁零件磨削精度的加工方法     

平面磨削精度控制的一种方法

分析了利用砂轮周边进行平面磨削加工产生形状误差的原因之一。即待加工表面的形状变化引起磨削力的变化,从而引起工艺系统的弹性变形的变化,这种变形最终导致工件产生形状误差。提出了解决这一问题的技术途径和方法,即将待加工表面分解成若干小块,对每一小块根据其形状进行分析,找出其磨削力的变化规律,然后用程序控制工件速度,从而保持磨削力近似不变,并总结了应用该方法的步骤。举例说明了应用该方法所取得的结果是:磨削平面的精度提高到原来的5倍,加工时间缩短到约为原来的一半。     

高速精密混合陶瓷轴承套圈加工误差产生原因及工艺改进方法

分析了高速精密混合陶瓷轴承套圈磨削及超精加工过程中误差产生的原因及对后续工序的影响,针对不同工序中误差产生的原因,提出了减小加工误差的工艺改进措施。在磨削加工阶段,引入了双端面磨削加工方法;建立了外圆无心磨削工件中心最佳高度计算模型;根据无心磨削复映规律,提出了减小复映误差的具体措施,并验证了其合理性。在超精加工阶段,提出了采用分阶段选取不同参数的方法来提高超精加工的精度。     

盘形圆弧砂轮曲面磨削几何模型

砂轮外形、加工轨迹、运动轴组合方式、工件摆放方式等的差异都会引起曲面磨削加工模型的变化,加工几何模型是实施曲面磨削首要解决的问题。建立盘形圆弧砂轮的几何模型,通过磨削点法向量匹配,建立工件点和砂轮点的一一映射关系,经过坐标变换可以得到相应的刀具运动轨迹,用于磨削加工。形成统一的盘形砂轮曲面磨削几何模型,并给出刀具运动轨迹的计算流程。该磨削模型适用范围广,有效解决了多种曲面磨削过程的刀具轨迹生成问题,实现了高精度的曲面磨削加工。     

低速大质量球头弹冲击下薄板塑性动力响应分析

为研究半穿甲导弹冲击下舷侧结构抗侵彻性能及机理,探讨舷侧抗半穿甲导弹侵彻结构设计,假设低速大质量球头弹冲击下薄板的穿甲破坏可分为隆起变形、碟形变形和弹体贯穿3个阶段,采用理想刚-塑性材料本构模型,同时考虑剪切、弯曲及薄膜拉伸对薄板变形和失效的作用,分析了薄板在冲击过程中的塑性动力响应及三个阶段中的变形吸能,并采用材料有效塑性应变失效准则分析了薄板的穿甲破坏准则,得到了弹体穿甲后的剩余动能和速度、薄板的弹道极限速度以及薄板的最大塑性变形。模型计算结果与实验结果及有限元分析结果吻合良好。     

基于纤维方向的C/SiC复合材料端面磨削实验研究

采用小直径金刚石砂轮对气相渗硅反应烧结工艺(Gaseous Si Infiltration,GSI)方法制备的C/Si C复合材料进行了端面磨削实验研究,探究了不同纤维方向的磨削性能,讨论了磨削用量对磨削力和磨削表面粗糙度的影响规律,采用扫描电子显微镜(Scanning Electron Microscope,SEM)对磨削表面形貌进行观测,分析了磨削损伤和磨削加工机理。结果表明:C/Si C复合材料不同纤维方向磨削性能不同,正常纤维方向磨削力最大,粗糙度最小;纵向纤维方向磨削力最小,粗糙度最大。材料以脆性断裂形式去除,磨削面损伤主要为纤维断裂、分层,Si C基体微裂纹,界面层失粘。通过理论分析推测碳纤维层主要作用是减弱微裂纹扩展程度和改变微裂纹扩展方向。     

工程陶瓷表面粗糙度与图像纹理特征关系

为描述陶瓷磨削表面纹理特征与粗糙度的相互关系,实现快速评定和预测陶瓷磨削加工表面粗糙度,运用灰度共生矩阵对表面纹理特征进行提取和分析。根据采样点间距、灰度级随特征值的变化曲线确定灰度共生矩阵影响因素,按4个方向建立灰度共生矩阵并计算所有纹理特征参数均值。通过分析特征参数间相关性,确定4个参数为陶瓷磨削表面纹理主要特征参数。该参数与表面粗糙度的变化规律,可以反映陶瓷磨削表面粗糙度,进而评估磨削加工质量与可靠性。     

十二烷基硫酸钠对聚磷酸铵超细粉碎的影响

为满足抑爆、灭火等要求，必须对灭火、阻燃介质聚磷酸铵进行超细粉碎。为得到能满足抑爆需要的聚磷酸铵超细粉体，通过选十二烷基硫酸钠作助磨剂，采用超音速气流超细粉碎，分析并讨论了在限定条件下，不同质量分数十二烷基硫酸钠对粉体超细化的影响。确定出助磨剂最佳使用质量分数为0．3％，制得的粉体粒径主要分布在3～7μm，粉体比表面积达到普通ABC干粉灭火剂的6倍，满足抑爆要求。     

精密异形航空燃气涡轮轴承加工关键技术研究

异形燃气涡轮轴承的外环滚道截面形状为波瓣形,精度要求很高。本文采用的微位移进给驱动机构具有高频响、高精度、大行程,且控制简便的特点。在研究陶瓷结合剂ＣＢＮ砂轮修整及磨削工艺的基础上,采用前馈与速度反馈的控制方法,对工件进行了加工,得到了较好的加工表面质量和滚道轮廓曲线     

光栅过滤法测试陶瓷磨削表面残余应力

采用表面形貌技术对陶瓷磨削表面残余应力进行测试研究,对表面粗糙度曲线经过数据截取、滤波以及规范化处理后可得到表面挠度曲线,认为,此方法与X射线衍射法相比测试结果较接近,是测试残余应力的有效方法;其数据处理过程是保证测试精度的关键;挠度变化是个渐变的过程。     

烷烃磨削液应用于Si_3N_4陶瓷磨削时的砂轮堵塞机理及改性研究

通过一系列试验,考察了采用不同烷烃乳液及极性添加剂作为磨削液时金刚石砂轮磨削S i3N4陶瓷时的堵塞效果。试验结果表明:由于烷烃油膜表面的非极性性质对非极性的S i3N4磨屑有很强的吸引力,采用烷烃乳液作为磨削液时,金刚石砂轮较易发生堵塞。通过在烷烃乳液中添加极性有机物,可以很大程度上缓解堵塞的发生,最佳的极性添加剂分子结构需要同时具备一定的憎水基团和亲水基团。     

毫米波多波束抛物面天线分析和设计

首先应用FDTD对毫米波多波束波导裂缝馈源进行分析计算 ,讨论了馈电波导及辐射缝结构对馈源方向图的影响 ,然后用物理光学法由抛物面上电流计算抛物面天线方向图 ,方向图的计算结果和测试结果相当吻合 ,这证明方法的有效性。     

一种低空雷达垂直波瓣宽度展宽方法及实现

为解决某低空补盲雷达存在的探测范围小、低空盲区大的问题 ,利用分布馈源法对其天馈系统进行改进 ,通过增加一个馈源的方法 ,合理分配发射功率 ,在不影响雷达技术性能指标的前提下 ,使其垂直波瓣宽度展宽两倍 ,扩展了探测区域 ,改善了探测性能 ,在实际应用中取得了很好的效果     

新型棒料高速动态跟随切割装置设计与优化

针对目前棒料高速动态切割装置支撑半径无法调整,切割精度以及刃磨刀片刃口形状无法控制的缺陷,根据切割装置切割原理,建立了切割模式、刀片数量等切割参数与支撑半径、切割误差的数学模型,并运用曲柄滑块机构设计了新型可调式支撑装置;基于空间齐次坐标变换方法构建了切割刀片刃口形状与切割直径、砂轮安装角度等刃磨参数之间的曲线方程,设计了新型可调式刃磨装置。以刀盘转速、切割误差等作为优化目标,采用MATLAB优化工具箱,对现有双刀双切烟支切割装置的切割和刃磨特性参数进行了非线性多目标优化。根据优化结果,提出了一种新型高速动态跟随切割装置设计方案,该方案采用四刀双切的切割模式。与原装置相比,新装置在切割效率不变的情况下具有更好的切割质量。最后通过仿真验证了该装置的可行性。