一种新型蠕动式微小管内机器人的研制

针对管径为18-20 mm的细小管道,本文研制了一种新型的蠕动式微小管内机器人,采用三组直流减速电机和螺杆传动装置,通过控制三组电机顺序协调动作,实现机器人的蠕动爬行。该机器人由三个单元组成：前后部分为支撑管壁的爪结构单元,中间部分为蠕动单元,各单元之间用微型十字换向节连接。可搭载无损检测（non-destructive testing,NDT）传感器,能适应Φ18-Φ20 mm的管径,可通过曲率半径不小于80mm的弯管,移动速度为5-8mm/s,具有0-90°爬坡能力,可双向移动,其负载能力不小于1kgf,载重自重比可达6.67：1,机器人本体尺寸为Φ13 mm×190 mm,重约150g,实现了管道机器人的＂微小化＂和＂大驱动力＂的需求。     

光学材料研磨亚表面损伤快速检测及其影响规律研究

基于印压断裂力学理论,针对光学材料研磨加工过程建立了亚表面损伤深度与表面粗糙度间关系的理论模型,以实现亚表面损伤深度的快速、准确和非破坏性检测。使用磁流变抛光斑点技术测量了K9玻璃在不同研磨条件下的亚表面损伤深度,对上述理论模型进行实验验证。最后,分析了研磨加工参数对亚表面损伤深度的影响规律,提出了以提高光学零件加工效率为目的的研磨加工策略。研究表明：光学材料研磨后亚表面损伤深度与表面粗糙度成单调递增的非线性关系,该幂函数的幂为4/3。磨粒粒度对亚表面损伤深度的影响最显著,研磨盘硬度的影响次之,而研磨压力和研磨盘公转速度的影响基本可以忽略。     

超精密加工领域科学技术发展研究

超精密加工是获得高形状精度、表面精度和表面完整性的必要手段.随着对产品质量和多样化的要求日益提高,对超精密加工提出更多、更高的要求.超精密加工技术已成为包含当代最新科技成果的一个复杂系统工程.介绍各种超精密加工技术的内涵、应用范围、国内外研究现状、发展过程与趋势以及未来应研究开发的重要科学技术问题.从加工精度、加工质量和加工效率角度对先进的具有代表性的超精密加工机床、超精密切削、超精密磨削和超精密抛光技术进行重点评述和比较.分析我国在超精密加工领域中存在的主要问题以及与国外先进技术的差距,对超精密加工的技术发展趋势进行预测,提出我国本领域基础研究、技术及产业发展策略与对策.     

基于研磨加工参数的亚表面损伤预测理论和试验研究

为实现研磨亚表面损伤深度的无损、快速和准确检测,并预测研磨参数对亚表面损伤深度的影响规律,针对光学材料研磨加工过程建立基于研磨加工参数的亚表面损伤深度预测模型.使用磁流变抛光斑点技术测量K9玻璃在不同研磨条件下的亚表面损伤深度,对上述预测模型进行试验验证.最后,提出以提高光学零件加工效率为目的的研磨加工策略.研究表明:建立的研磨亚表面损伤深度预测模型能够通过研磨加工参数对亚表面损伤深度进行有效的预测;研磨亚表面损伤深度与磨粒粒度、研磨盘硬度和研磨压强成正比关系,与研磨速度和研磨液浓度成反比关系;磨粒粒度对亚表面损伤深度的影响最显著,研磨压强的影响次之,研磨盘硬度、研磨速度和研磨液浓度的影响较小;为提高光学零件加工效率,建议在研磨过程中选取较高的研磨速度和较浓的研磨液,以在降低亚表面损伤深度的同时提高材料去除效率.     

化学气相沉积碳化硅平面反射镜的高精度超光滑加工

针对化学气相沉积碳化硅平面反射镜的材料特性与技术要求,制定了"传统研抛 离子束抛光"的工艺方法,并在一块口径为100mm的试件上进行了验证。首先基于加工效率和亚表面损伤选择合理的工艺参数,并采用磁流变抛光斑点法测量各道工序的亚表面损伤,并以此为依据规划下一道工序的材料去除量;然后分析抛光表面粗糙度的影响因素,在此基础上对抛光工艺参数进行优化,获得表面粗糙度均方根方差值为0.584nm的超光滑表面,并控制工件的面形误差;最后采用离子束抛光进行精度提升,使工件的低频和中频误差均大幅下降,最终工件的面形精度均方根方差值达到0.007λ(λ=632.8nm),表面粗糙度均方根方差值为0.659nm。     

高精度光学表面磁流变修形技术研究

作为一种确定性子孔径的光学加工方法,磁流变抛光具有高精度、高效率、高表面质量以及无亚表面损伤的特点,有能力对各种形状的光学零件进行加工。本文系统的介绍了磁流变抛光高精度光学表面的关键技术,并采用自研的KDMRF－1000磁流变抛光机床和KDMRW-1水基磁流变抛光液对直径100mm的K4材料平面反射镜和直径200mm的K9材料球面反射镜进行加工实验。样件一面形收敛到PV值55.3nm,面形RMS值5.5nm;样件二面形收敛到PV值40.5nm,面形RMS值5nm。样件的表面粗糙度均有显著改善。     

超精密车床伺服进给机构设计研究

在分析影响超精密金刚石车床伺服进给机构运动精度的误差源的基础上,不采取提高机床部件制造精度的办法,而从伺服进给机构的机械结构上提出消除这些误差的措施.这些措施主要包括:利用闭合的复合节流方式的气体静压导轨结构与在丝杠与工作台联接之间安装浮动单元.经过实践证明这些措施是有效的,使自研的超精密车床的伺服进给机构运动精度完全达到超精密加工的需求.     

三维受限刚体的摩擦接触分析

首先建立了摩擦接触约束条件下三维刚体的动力学模型,利用线性互补问题(LCP)理论对其进行了降阶处理,讨论了其解的存在性和唯一性问题,然后利用Kelvin接触模型和奇异摄动理论揭示了受限刚体降阶模型接触力稳定性的附加条件,最后以单接触细长杆为例,分别从滑动接触和滚动接触两种情况讨论了运动的稳定性,验证了理论分析的正确性.     

磁流变抛光液的研究

介绍了磁流变抛光的原理和特点,并由此提出了适于抛光的磁流变液的评价标准,根据这一标准选取了磁流变液的各组分,配制出了标准的光学抛光用磁流变抛光液.通过自行研制的磁流变仪测得该磁流变液在磁场为600mT,剪切率为110rad/s时的剪切屈服应力达到70kPa.用所配磁流变液对K9玻璃进行抛光实验,试验结果表明,磁流变抛光的材料最大去除率为0.4μm/min.     

离子束加工中驻留时间的求解模型及方法

驻留时间求解问题是离子束加工中的关键问题．通常，离子束加工过程可以描述为一个包含驻留时间的二维卷积方程，理论上通过反卷积即可以求解出驻留时间．然而，反卷积问题是一个病态问题，所以驻留时间一般较难很好地求解出．为了解决这个问题，介绍了一个离散的线性模型——CEH模型，分析了该模型的优点．提出应用截断奇异值分解法（TSVD）来求解CEH模型；深入分析了该方法的优点，并利用“L-曲线”分析了驻留误差和加工量之间的关系以及用“L-曲线”对CEH模型中去除点和驻留点的不同取法进行了评价．仿真结果表明，CEH模型和TSVD方法对于求解光学镜面离子束加工中的驻留时间很有效．