微挤压成形系统的设计与实现

针对微挤压成形工艺要求,设计开发了一种微挤压成形系统,该系统装置采用压电陶瓷为驱动器,以实现成形速度的精确控制;利用压簧-楔块机构实现自动进给,减少了人工操作步骤;通过计算机控制系统与传感器,实现对微挤压成形过程的实时控制及数据采集。在室温条件下,使用该成形系统对铅丝坯料进行微挤压实验研究,结果表明,成形装置受力形变对挤压结果产生的影响可以通过适当的预紧力得到改善,从而成形出轮廓清晰的微型齿轮,验证了该研究方案的可行性,为后续的微型金属零件成形研究提供技术依据。     

铝合金微型齿轮等温精密微成形工艺研究

利用自行研制的精密微塑性成形设备,对铝合金微型齿轮的等温精密成形工艺进行了研究,成功地获得了质量良好的节圆直径为Φ1mm的5A02铝合金微型齿轮.金相分析表明,微型齿轮的齿部流线沿齿形轮廓分布,有利于提高齿轮的承载能力和抗疲劳强度.纳米硬度分析表明微型齿轮的纳米硬度分布也有利于提高齿轮的抗疲劳强度.使用等温精密微成形技术可以制造出质量良好的微型齿轮.     

面向微操作的宏/微精密定位技术研究

宏/微精密定位技术是微操作机器人的关键技术之一.在分析微操作机器人对宏微结合的精密定位技术需求的基础上,介绍了微米级宏动定位系统以及纳米级微动定位技术的实现方法.最后总结了压电陶瓷驱动纳米定位技术中的机构、驱动、检测、控制等关键问题的研究现状,并对微定位技术发展趋势进行了展望.     

Zr基非晶合金微塑性成形工艺研究

研究了Zr41.2Ti13.8Cu12.5Ni10Be22.5块体非晶合金(Vit.1)在370～430℃区域内等温压缩变形行为,获得其高温粘性流变规律。利用透射电镜分析Vit.1在370℃时应变软化及420℃时应变强化现象。根据所确定的高温变形工艺参数,使用快速加热精密微塑性成形系统进行了Vit.1微型齿轮成形试验,研究不同温度及载荷下的齿轮成形工艺。利用扫描电镜、原子力显微镜和显微硬度计对成形件的表面形貌和性能分析结果表明,在温度395℃及载荷350N条件下成形出的非晶合金微型齿轮性能均匀表面光洁度好,利用此微成形工艺可以获得质量良好的微型零件。     

二维微动工作台的设计与分析

设计了一种用于宏微双重驱动系统的二维微动工作台。该微动平台采用柔性铰链支撑的并联式设计结构,该结构比串联式结构更简单紧凑,其x方向和y方向完全对称,所以这两个方向的参数完全相同,便于参数识别与工作台控制;采用有限元方法对该工作台进行了静态分析,并与采用解析法计算的结果进行对比。推导出由于宏动工作台高加速运动而引起微动工作台振动的加速度公式,为研究宏动台高加速、高减速运动对微动工作台的影响提供了依据。最后,计算分析了宏动工作台典型运动情况对微动工作台的影响,分析表明选择合适的阻尼比ξ,可以获得较短的微动工作台系统的调整时间和较小的超调量。     

微型零件半固态反挤压数据采集装置的设计

介绍了微型零件半固态反挤压成形工艺特点,设计了一套微型零件半固态反挤压数据采集装置,并对其工作原理进行了阐述。微型零件半固态反挤压数据采集装置实现了凸模载荷和位移数据的实时采集和温度的精确控制,经使用该装置对ZL101铝合金坯料进行半固态反挤压试验研究,验证了该数据采集装置的可行性。     

宏微复合平台切换定位的耦合效应与解耦控制

为了实现宏微复合平台的精密定位,防止压电陶瓷行程饱和,对宏微平台之间的耦合影响进行了研究,分析了宏微平台耦合效应的产生机理,提出基于干扰观测器的前馈补偿解耦复合PID控制方法,保证微平台对宏平台误差的精密补偿。通过对直线电机系统和宏微平台之间的耦合传递函数进行模型辨识,设计了干扰观测器(DOB)和前馈补偿解耦控制器,并结合PID控制组合成为复合控制,在宏微复合平台上开展实验研究。实验结果表明:复合控制下的宏动台耦合位移的绝对值平均减小79.46%,压电陶瓷进行微定位时的行程平均减小38.83%,微定位时间至少减小43.37%。从而验证了该文所提方法的有效性。     

管成形技术发展基础问题研究

管成形以其易于实现零件的轻量化、强韧化、高效、精确、低耗的特点 ,而成为先进塑性成形技术发展的一个重要方向 ,管先进塑性加工技术的诞生、应用和发展 ,离不开对重要基础问题的研究和掌握。本文围绕管轴压精密成形和管精确弯曲领域的基础问题进行了研究     

精密微塑性成形技术的现状和发展趋势

随着微/纳米科学与技术的不断发展,以形状尺寸微小或操作尺度极小为特征的微型机械系统(MEMS)受到人们高度重视,MEMS技术的发展对微型构件的微细加工技术带来挑战。文章介绍了塑性微成形技术的发展背景及其基本特点,综述了微成形的基本问题、微型零件成形工艺以及成形设备、数值模拟等方面的研究现状,并对其发展趋势进行了展望。     

宏-微机器人微动机构研制

为改善工业机器人高速运动控制性能，扩大其在激光焊接、切割等高速精密加工中的应用范围，设计了一种可与工业机器人构成宏一微机器人的三维微动机构。分析了该微动机构的结构和运动形式，建立了运动学方程，并根据受力情况对结构进行了优化。所研制的微动机构重量1kg、精度高于0．04mm，负载能力大于3kg,满足宏一微机器人系统精密作业要求。     

微细塑性成形工艺实现及最新研究进展

阐述了微细塑性成形工艺的基本概念,从材料性能、摩擦、工艺、模具加工及成形装置等方面分析了微小尺度零件成形加工的技术特点,指出其中的关键问题是微细尺度下材料性能的变化规律,研究了微细尺度摩擦规律以及微细模具和微成形装置的设计制造。指出了微细成形的研究要充分利用现有的技术,不断深入研究,最终可实现微细成形工艺的实际应用。     

Microforming of superplastic 5083 aluminum alloy

The mechanical behavior of superplastic 5083 aluminum alloy during microforming process was investigated by finite element analysis.A micro V-groove die was modeled to analyze the effects of forming time,load and temperature on the microformability of the 5083 aluminum alloy.First,the microformability of the 5083 aluminum alloy was estimated using a microformability index.The simulation results show that the microformability increases with the forming load,time and temperature increasing.Superplasticity of the 5083 aluminum alloy during microforming using the V-groove die was also investigated in terms of the effective strain rate.The results show that the superplasticity of the 5083 aluminum alloy occurs in a specific part of the material for a specific period during the microforming process depending on the forming conditions and the microformability index.     

微小尺度镦挤复合成形研究

为了研究晶粒尺寸对微成形工艺的影响,在常温下对具有不同晶粒尺寸微型铜圆柱体坯料进行了微型镦挤复合成形,获得了微小尺度下材料流动特点及相关工艺参数。所得结果表明,所成形的微型杆-法兰件挤出杆端随着材料晶粒尺寸的增大而逐渐呈现出凹凸不平的现象,即出现非均匀流动;随着晶粒尺寸的增大,凸模单位压力逐渐减小;晶粒尺寸的变化对于各个阶段成形力变化趋势没有明显的影响。     

微塑性成形技术及其力学行为特征

以微塑性成形工件尺寸微小化后尺寸效应的本质性特征为基础,分析了材料流动规律的尺寸效应、成形过程中的接触摩擦问题、温度效应等力学行为,讨论了工件的尺寸精度控制和成形设备选择等工艺技术问题,以及有限元模拟现状,进一步探讨了微塑性成形技术未来发展的基本方向。     

微型正挤压尺度效应实验研究

为研究晶粒尺寸对微型正挤压工艺的影响,设计了微成形实验,在常温下对具有不同晶粒尺寸的微型铜圆柱体坯料进行了微型正挤压成形,获得了微小尺度下材料流动的特点及相关实验参数。所得实验结果表明,随着晶粒尺寸的增大,成形实验的可重复性变差,即材料出现非均匀流动;凸模的单位压力逐渐减小,但是成形过程中成形力变化趋势并不随晶粒尺寸的变化而变化。     

Development of a micro-forming system for micro-punching process of micro-hole arrays in brass foil

Micro-forming technology poses much higher demands on positioning accuracy, velocity and mass production, and the common forming machines cannot satisfy these requirements using traditional drive methods. Micro-forming equipment using novel drive methods with high speed and high precision has become an important research field for industrial application. In the paper, a novel drive mechanism was designed with a symmetric distributed double linear motors and a micro-forming system was developed with micro-punching tools and automatic feeding apparatus for metal foil. The servo control system of this micro-forming system was designed using SIMOTION D445, and a parallel control model was adopted with a single motor module to solve the synchronous control problems of double linear motors. Micro-punching process of brass foil was studied with the micro-forming system, and micro-holes of 600 μm, 300 μm and 150 μm in diameter were manufactured with high dimensional accuracy. An array of 50 × 4 micro-holes, each 600 μm in diameter, was manufactured using an automatic feeding apparatus guided by a microscopic visualization system for assisted localization. The results indicate that the micro-forming system with high-accuracy and high-speed is suitable for the mass production of micro-scale parts.     

激光测距技术在桨毂限动器动态测试中的应用

介绍激光测距技术在某型直升机桨毂限动器角度在线测量中的应用,阐述了限动器角度在线测量原理、设备结构、测量方法等内容。限动器角度在线测量设备采用激光测距技术和伺服系统控制技术,实现了测试过程的智能化。基于KingView应用软件平台,通过高精度激光测距传感器精确测量限动器打开或闭合的距离值,输入至计算机进行计算,获得限动器打开、闭合过程的角度值,以判定限动器在规定转速下打开、闭合是否符合工艺要求。角度值通过高精度角度检测工装进行校验,以确保测量数据准确、可靠。该设备已在多型直升机限动器测试中应用,显著提高了测试效率和测量精度。     

微成形摩擦研究进展

评述了微成形在微细加工领域中的优势及存在的挑战。介绍了近年来体积微成形和板材微成形在摩擦的尺寸效应、摩擦模型、数值模拟中对摩擦的处理以及润滑方法等方面的研究进展。分析了当前微成形摩擦研究中存在的问题。展望了微成形摩擦有待研究的方向。     

Waviness compensation of precision machining by piezo-electric micro cutting device

Recently, precision machining technology has been developed continuously in order to achieve high productivity and assured quality of precision parts in several industrial fields such as; lasers, optics, quartz vibrators, semiconductors, aircraft and artificial satellites etc. Waviness may occur on the surface of machined parts due to the table motion error and the dynamic cutting mechanism between the tool and the workpiece and may impair the form accuracy of the precision machined parts. In this research, a micro cutting device with piezo-electric actuator has been developed in order to control depth of cut precisely and compensate the waviness on the surface of the workpiece. Experiments have been carried out on a precision lathe. The characteristics of the surface profile and the cause of the waviness profile have been analyzed and waviness profiles of some cases have been compared with those of experiments.