钛合金表面多磁极耦合旋转磁场光整加工特性

面向激光增材制造钛合金表面的光整加工需求，设计出一种多磁极耦合旋转磁场光整加工装置来研究光整加工特性。基于ANSYS Maxwell仿真软件分析了光整加工装置的磁场强度分布。搭建了实验光整平台，分析了主轴转速、C轴转速和加工间隙对表面质量的影响。结果表明，在主轴转速500 r/min、C轴转速160 r/min和加工间隙0.7 mm的加工条件下，表面粗糙度Ra由5.991 μm下降至0793 μm。扫描电子显微镜(SEM)观测表明，光整后的钛合金表面沉积层消失，表面质量得到显著改善。     

多磁极旋转磁场的钛合金表面磁性剪切增稠光整加工特性

目的 探究多磁极旋转磁场下钛合金(Ti-6Al-4V)表面磁性剪切增稠光整加工特性.方法 设计不同磁极排布的多磁极旋转磁场,通过仿真分析和实验测量,分析N-S-N、N-S-N-S和N-S等3种磁极排布下的磁场特性.基于研制的磁性剪切增稠光整介质,构建光整加工实验装置,探究磁极排布、主轴转速、旋转平台转速和加工间隙对工件表面粗糙度的影响规律,并通过扫描电子显微镜对加工前后的工件表面微观形貌进行对比分析.结果 在N-S-N磁极排布下,加工区域的磁场强度较大,磁力线闭合回路较多,能够形成刚性较大和数量多的磁力刷.在N-S-N磁极排布、主轴转速600 r/min、旋转平台速度160 r/min、加工间隙0.7 mm的实验条件下,光整加工效果最优,工件表面粗糙度下降趋势明显,表面粗糙度由初始的1.2μm下降至67 nm,表面光洁度提高94％.通过扫描电子显微镜观测,工件表面的划痕显著去除,仅残留磨粒切削造成的微细划痕.结论 调控多磁极旋转磁场的磁极排布可以有效控制光整加工效率,配合磁性剪切增稠光整介质和加工工艺参数优化,钛合金表面能够实现纳米级光整,表面质量显著改善.     

压电驱动微点胶器的控制与实验

针对微型器件封装对非接触式微胶量的需求,研制了压电驱动微点胶器,利用压电陶瓷管挤压毛细管产生的瞬时变形实现了微胶滴的分配。分析了毛细管内的流体行为及液滴形成条件;基于多物理场耦合的方法,建立了压电微喷的三设备(压电陶瓷、毛细管、胶体)耦合模型。然后,讨论了驱动电压、喷嘴直径、胶体黏度对控制胶滴形成的影响。在构建的实验平台上,开展了控制胶滴形成的实验研究。分析了多控制参数(喷嘴直径、胶体黏度、电压幅值、脉冲宽度)的复合作用,通过匹配相应的参数实现了pL级微胶滴的非接触式分配。实验结果显示:使用黏度为30mPa·s胶体,直径为10μm的喷嘴,在驱动电压幅值为50V,脉冲宽度为37μs等参数配置下,可获得最小胶滴的体积为8.31pL。实验结果验证了所提出方法和研制工具的有效性。     

超粗糙氧化锆复合陶瓷磁性剪切增稠光整加工特性

针对超粗糙表面氧化锆陶瓷材料的光整问题,配置磁性剪切增稠光整加工介质,利用设计的磁场发生装置,在主轴转速900 r/min、X轴进给速度10000 mm/min和加工间隙0.7 mm的实验参数下,探究不同磨粒和磨粒粒径对氧化锆陶瓷件加工的影响规律.对250μm绿碳化硅的磁性剪切增稠光整介质进行加工时,工件表面粗糙度值能在180 min内降低38％.10μm立方氮化硼配置的磁性剪切增稠光整介质,能使工件表面粗糙度值在210 min内降低41％.在磨粒粒径相同的条件下,随着磨粒硬度的提高,加工效率增大.在磨粒质量分数相同的条件下,磨粒粒径越小,获取的最终表面粗糙度值越小.观测结果表明,对比未加工表面,加工后的表面变得光滑,材料去除肉眼可见,验证了所提出方法的有效性.     

基于显微视觉的毛细力动态检测方法

针对微操作进程中毛细力实时检测的需求，提出基于显微视觉的毛细力动态检测方法。通过Hough变换的微球对象定位和归一化的平方差相关性的操作工具跟踪方法获取实时位置信息，确定液桥兴趣区域。基于Shi-Tomasi角点检测的液桥端点识别方法提取液桥轮廓，并求解毛细力。搭建显微视觉测量装置，分析检测进程和检测精度。结果表明：平面-球面配置下的动态毛细力的平均检测精度为1.65 μN，且可实时获取接触角、液桥体积等参数。     

FFS重膜印刷机收卷部双锥度张力控制方法

目的解决FFS重包装膜在高速印刷过程中带卷过大所引起的卷膜中心处皱折和端面不齐等产品质量问题。方法提出一种双锥度张力控制方法,通过对收卷张力和辊筒压力分别采用锥度张力控制来有效控制卷膜内部张力的分布,令卷膜内部张力分布更加均匀。基于等效张力的概念,对卷膜中的单元体进行受力分析,得到卷膜受力和卷膜自身张力的变化规律。建立卷膜张力的数学模型,对双锥度控制方法的性能进行理论分析。结果通过集成到设计的平台上,对所提出方法的有效性进行验证,实验结果表明该方法使收卷张力更加稳定,可减少卷膜内层抓心变形,产品合格率提高至98%以上。结论实验结果验证了所提出方法和研制装置的有效性,可有效解决产品出现的质量问题。     

基于神经网络的墨量控制算法的研究

针对印刷机墨量控制的非线性特性,提出了一种基于改进BP神经网络的PID控制算法。运用神经元的自学习、自适应特点,对检测的印刷品色差缺陷进行实时墨量控制。仿真实验表明:该控制方法具有良好的动、静态性能和较强的鲁棒性与自适应性。     

驱动桥传动系典型工况下的一体化动力学仿真

运用三维软件UG,完成了驱动桥主减速器主从动锥齿轮、差速器行星齿轮和半轴齿轮的三维几何模型的创建,得到了无干涉装配模型,再以通用的Parasolid图形交换格式导入到动力学软件Adams中完成了驱动桥虚拟样机模型的构建。在此驱动桥虚拟样机模型中融入Hertz接触理论,结合某观光车驱动桥的实际工况,选取合适的接触参数,施加相应的约束和载荷,完成了起动、直线行驶、转弯工况下的运动学和动力学仿真分析。为进一步研究驱动桥主减速器和差速器齿轮运动学和动力学特性提供了可靠依据,同时也为降低汽车后桥主减速器和差速器的振动、优化其性能提供了技术支持。     

疏水表面冷凝的毛细力微操作液滴动态分配

为实现毛细力操作液滴获取,提出基于疏水表面冷凝的毛细力微操作液滴分配方法,研究微对象转移进程中(拾取-释放)所需的操作液滴条件.针对操作液滴分配任务,建立液桥拉伸进程中的模型.基于VOF(volume of fluid)方法,建立平面-平面、平面-球面配置模式下的动态模型,分析操作液滴的动态获取过程.仿真结果表明:接触角和提升速度均对辅助液滴的获取率和断裂距离起到重要作用,液滴趋向于接触角小的端面,提升速度可促使液滴在两平面均分.液桥体积对辅助液滴获取率的影响较小,液桥断裂距离与液桥体积成正比变化.实验研究了平面-平面、平面-球面配置下的操作液滴动态分配进程,验证了所提出方法的可行性.