基于ANSYS磨料水射流机床悬臂梁刚度的有限元分析

目前二维半磨料水射流机床大多采用悬臂梁结构。悬臂梁是磨料水射流切割头及其附件的重要承载部件,其刚度直接影响机床的加工精度。针对磨料水射流机床的悬臂梁进行了三维建模,并基于ANSYS对其进行了模态和频率响应分析。分析的结果为磨料水射流机床的减振、防振提供了理论依据。     

喷嘴内轮廓形状对水射流动态特性影响研究

以脉冲水射流喷嘴为研究对象,建立其发射特性的数学模型。喷嘴内轮廓分别采用直线、指数曲线和高阶曲线。应用MATLAB中的动态仿真工具软件包SIMULINK对3种喷嘴出口射流速度和喷嘴内的静压力进行仿真研究。研究表明,喷嘴内水柱的压力和速度沿喷嘴出口方向显著增大,在出口处达到最大值。3种轮廓曲线喷嘴产生的水射流速度的增加率与喷嘴截面积的收缩率成正比;喷嘴内部压力也和喷嘴截面积的收缩率密切相关,收缩最缓慢的指数喷嘴其内部压力最小。     

微磨料水射流切割头装置设计与研究

传统磨料水射流切割头的磨料靠负压吸入,可靠性差、吸入不均匀、流量不能精确控制。采用螺杆泵输送原理,设计了一种新型微磨料水射流切割头装置及控制系统。该装置采用螺杆泵主动送料,螺杆由步进电机驱动,单片机发出的控制脉冲控制步进电机的转速,步进电机的转速与磨料流量一一对应,从而将磨料定量、连续地送到切割头混合腔,实现磨料流量的精确控制。在混合腔的排出通道上设置单向阀门,解决了喷嘴堵塞后高压水直接进入磨料罐引起磨料输送系统失效问题。     

基于PMAC控制器的开放式数控系统研究

根据磨料水射流的切割特点和精密加工要求,开发了一种适用于磨料水射流机床的基于PMAC的开放式数控系统.通过分析磨料水射流数控系统的功能需求,研究分析了数控系统的软、硬件结构和基于PMAC控制器的数控系统实现机制.采用模块化的设计思想,设计开发数控系统软件,讨论了各软件模块的实现方法.实验室的调试运行表明,基于PMAC的开放式数控系统能较好地适应磨料水射流机床的特点,满足精密加工要求.     

刀形截齿截割阻力的理论和试验研究

根据刀形截齿截割破碎煤岩过程的宏观现象，应用拉破坏理论建立了刀形截齿截割破碎煤岩的理论模型，从而导出了截齿截割煤岩时的断裂角和截割阻力的理论表达式。试验结果表明，理论计算值与试验值非常吻合     

神经网络PID控制在柴油机调速系统中的应用

在建立柴油机转速控制系统数学模型基础上,将常规PID调节与神经网络相融合,设计了柴油机转速控制系统PID神经元网络控制器及其算法。在Simulink环境下对柴油机转速控制系统进行了仿真研究。仿真结果表明,PIDNN控制器具有良好的动态性能和较强的鲁棒性,与单一PID控制相比,大大改善了柴油机转速控制系统的性能,具有良好的推广应用价值。     

端面截割小直径滚筒装煤效率的研究

我国极薄煤层的开采机械化问题,比较突出,主要设备为采煤机。文中对极薄煤层用爬底板端面截割采煤机小直径滚筒的装煤效率,通过参数分析及一系列的实验研究,根据其有关参数对装煤量、装煤效率及比能耗的相应有利关系,提出小直径滚筒设计应该是:适宜的滚筒和筒毂直径;2～3头的光滑叶片且升角在30～35°;转速在120～130r/min的逆向旋转滚筒以及与转速相匹配的1.2～2m/min的牵引速度。     

水射流技术在集成电路制造工艺中的应用

半导体器件制造过程中通常采用锯片来切割芯片和封装元件.锯片一般只能切割直线轮廓,对于曲线轮廓或复合层材料,锯片切割会遇到很大的问题.水射流技术作为一种新的加工工艺,被成功引入到半导体制造行业.通过对半导体加工工艺的分析,介绍了水射流切割技术在半导体制造工艺中的应用.研究表明,水射流切割作为一种冷切割工艺,其显著特点是被加工工件没有热影响区,因此加工的半导体器件的机械强度大大提高,而且水射流切割既可以切割直线轮廓,也可以切割曲线轮廓或沟槽.另一方面,由于无切向力存在,器件定位容易,加工轮廓精度高,切割速度快,且对加工材料没有选择性.因此,采用微细水射流切割技术,可以极大地提高半导体器件的产量、质量和可靠性.     

微磨料水射流技术及其应用

介绍了微磨料水射流技术及其在半导体制造工艺中的应用.在分析研究微磨料水射流技术国内外发展基础上,提出了微磨料水射流的产生方法及关键技术.对增压发生器的压力、喷嘴直径、微磨料粒子的精度、浆液磨料制备方法、浆液磨料的输送及质量流量的控制、工作平台的运动精度等关键技术进行了分析讨论.研究表明,为了产生射束直径100 μm以下的微磨料水射流,必须采用湿式磨料,同时完全避免空气进入.采用300 nm至8 μm氧化铝浆液磨料和Φ40-50 μm喷嘴,应用运载方法可以产生束径达Φ40-50 μm级的微细加工磨料水射流.在同样水压力下,其切割的能量密度是普通磨料水射流的4～5倍.微磨料水射流在半导体材料加工、微型电子机械系统制造以及光学器件生产上具有广阔应用前景.     

微磨料水射流三维加工的实验研究

对微磨料水射流技术三维加工进行了实验研究。实验采用特殊设计的微磨料水射流切割头,水喷嘴内径为127μm,聚焦管内径为300μm,碳化硅固体磨料粒子平均直径25μm。微磨料水射流切割头利用螺杆泵送原理直接将微细磨料主动送入切割头混合腔,通过水射流对磨料粒子加速、混合并经聚焦管喷出形成微磨料水射流。螺杆由步进电机驱动,通过控制步进电机转速来精确控制磨料流量。将切割头置于高精度四轴联动数控平台的刀架上,实现对工件的加工。研究表明,通过改变磨料流量可较好地控制微磨料水射流的能量密度。对特定材料,首先设定走刀速度,改变磨料流量就能获得不同的切割深度,实现微磨料水射流车削、磨削、铣削、雕刻等三维加工。微磨料水射流在半导体材料加工、微型电子机械制造以及光学器件生产上具有广阔应用前景。