管材壁厚动态过程能力指数的在线测量方法

管材壁厚均匀性及外径尺寸精度是精密管材较为重要的控制指标。在分析了超声波壁厚测量原理和管材壁厚闭环控制方法的基础上,探讨了基于统计过程控制中的静态过程能力指数Cpk在精密管材挤出过程中的应用,以管材壁厚为控制指标,选定样本容量后随采样周期的更新样本递推更新的动态过程能力指数Cdpk的算法。通过合理地设置采样周期、样本容量、目标值、控制偏差,得到准确反映设备运行稳定性与产品质量的性能指标-管材壁厚实时动态过程能力指数。实验证明,当壁厚实时动态过程指数值在控制范围内时,管材壁厚偏差及均匀度均达到要求,当壁厚实时动态过程能力指数变化范围为1.37~1.58时,壁厚变化范围为-27.7~14.9μm。从而证明了壁厚实时动态过程能力指数作为衡量精密挤出稳定性及制品几何精度的可靠性。     

基于ANSYS压电振子结构最优化模拟分析

在建立压电微泵的结构理论模型的基础上,通过有限元仿真软件ANSYS对不同基材和不同几何尺寸的压电振子进行静力学分析和不同驱动电压及频率的谐响应分析,确定了构成压电振子部件的最优几何结构的尺寸关系以及最优驱动电压、频率的关系。当构成压电振子晶片和基片厚度均为0. 2 mm,晶片与基片直径比值为11/15时,泵腔体积的变化量最大;模拟确定了驱动信号的最佳电压和频率范围,分别为电压幅值30～80 V、频率40～100 Hz。当驱动电压为50 V,驱动频率为100 Hz时,通过实验验证,微泵流量已达到6. 56 m L/min,极大地满足了微泵流量的设计要求。为基于压电微泵驱动的微流控系统的研究提供了理论依据和实验分析数据。     

压电微泵驱动信号及流量影响因素分析

压电微泵的泵出流量由微泵结构、压电振子特性及驱动系统驱动信号的形式决定。在机械结构及材料特性确定的条件下,压电振子的驱动信号决定着微泵输出微流量的可靠性和稳定性。在分析压电微泵驱动基理的基础上,通过Ansys对驱动压电振子有效振动的一、二阶频率进行有限元模拟分析,确定了驱动信号电压幅值、频率对微泵流量的影响。以此为基础搭建压电微泵流量测试实验平台,在相同电压和频率条件下,研究了3种不同脉冲信号（正弦波、三角波、矩形波）对输出流量的影响。通过实验对理论模型进行修正,得到了压电微泵输出流量简化模型。实验验证了所得模型在正弦波、三角波、矩形波3种不同波形驱动下最大误差不超过4%,控制范围内可靠性在99.0%以上。综合比较可知,方波脉冲信号为压电微泵最佳驱动信号。