光学非球面柔性抛光表面粗糙度的研究

为了研究FRP-1型非球面柔性抛光机加工非球面零件的可行性,利用FRP-1型非球面柔性抛光机对非球面光学零件进行抛光实验.采用单因素工艺研究法对抛光机的工件轴转速、非球面工件的口径和其最接近圆曲率半径等工艺参数对表面粗糙度的影响进行了分析.实验表明提高工件轴转速可提高抛光效率,且抛光小口径大曲率工件的效率要优于大口径小曲率的工件.在上述研究基础上对K9玻璃材料的非球面工件进行抛光实验,60 min后工件的表面粗糙度由最初的Ra150 nm收敛到Ra8.55 nm.利用FRP-1型非球面柔性抛光机对非球面光学零件进行抛光效果良好能够满足非球面光学零件的加工精度的要求.     

金刚石车削表面微观形貌形成机理的研究

为了在超精密加工前预测并控制表面粗糙度，提出一种建立圆弧刃车刀金刚石车削表面微观形貌的几何模型的新方法，开发并编写了表面微观形貌的仿真程序，在程序中考虑了刀具几何参数、振动和最小切削厚度对已加工表面特性的影响，通过理论分析和试验研究确定了最小切削厚度与切削刃钝圆半径之间的关系，分析了影响已加工表面粗糙度的若干因素，并在仿真生成的表面微观形貌中成功地加入了随机振动信号，大量切削试验是在自行研制的亚微米CNC超精密机床上进行的，结果表明：利用所建立的表面微观形貌几何模型，能够预测金刚石车削加工将要获得的表面粗糙度。     

仿生玫瑰花花瓣的表面微观形貌

生物表面性质与表面结构密切相关,玫瑰花花瓣是一种超疏水表面,对玫瑰花花瓣表面微观形貌的研究,有助于理解超疏水表面的作用机制以及优化超疏水表面的结构设计.制备了不同颜色的玫瑰花花瓣试样,采用角接触测量仪和激光扫描显微镜,分别测量和观察不同颜色的玫瑰花花瓣表面的接触角和表面微观形貌,采用中值滤波、均值滤波对淡黄玫瑰花花瓣表...     

磨合表面形貌变化的特征粗糙度参数表征

用结构函数法计算磨损表面轮廓分形维数Ｄ,通过把分形维数Ｄ与测度－尺度间幂律关系中的系数Ｃ相结合,提出了一个名为“特征粗糙度”的表面评定参数τ＊,给出了其定义和计算表达式．在销－盘试验机上对销子表面某一位置在不同磨合磨程时的形貌进行了精确复位测量,轮廓特征粗糙度τ＊值随磨合时间的变化表明：用τ＊评定磨合过程中表面形貌的变化简单、有效,并具有很高的灵敏度     

表面微观形貌参数表征系统的研制

如何准确、有效地表征表面微观形貌参数,是研究表面形貌及其摩擦磨损性能的关键因素之一。采用VC 软件,研制了一套适用于表面微观形貌参数表征及研究的系统,主要包括表面形貌轮廓曲线的显示与模拟、形貌粗糙度参数和分形参数的表征、分形函数的研究与表征、分形维数计算方法的比较、形貌表征参数之间的关系等。对于高效、准确地研究和表征加工表面形貌有着重要的实际价值。     

分形几何及其在磁盘表面形貌分析中的应用

以硬盘表面形貌分析为例 ,分别介绍了使用功率谱和结构函数获取分形参数的方法 ,并对测量尺度的取值范围作了探讨。实验结果表明 ,分形维数能很好地表征表面轮廓 ,可为进一步的接触分析提供更合理的几何模型     

AZ91D镁合金表面复合涂层的微观形貌与性能

为了提高AZ91D镁合金的耐腐蚀性和耐磨性,用硅酸盐体系溶液和以乙酸镍为主盐的镀液在AZ91D镁合金表面制备了等离子体电解氧化和化学镀镍复合涂层.SEM分析结果表明,复合涂层表面呈典型的胞状结构,复合涂层中的镀镍层自氧化膜的紧密层和疏松层的交界处向外生长,镀镍层和氧化膜之间呈"机械咬合"式结合.XRD分析结果表明,复合涂层外层和内层的相组成主要为非晶态Ni-P合金和Mg2SiO4、MgAl2O4等.与AZ91D镁合金相比,复合涂层的显微硬度为基体的6倍;自腐蚀电位提高了约1.2 V,自腐蚀电流密度降低了2个数量级.制备复合涂层之后,AZ91D镁合金的性能得到显著的改善.     

基于分形理论的沥青路面微观形貌特征描述与求解方法

从分形角度描述沥青路面在垂直方向上的微观形貌特征,并研究了路面构造深度的分形插值方法。利用遗传算法求取迭代函数系统中仿射变换的最佳垂直比例因子,计算分形维数。最后利用高精度激光测距仪获取4种不同沥青路面样块的高程数据,在此基础上分析分形维数与路面平均构造深度、算术平均偏差、均方根偏差的相关关系,并通过插值函数模拟路面构造深度变化的分形曲线。     

焊道形貌特征的BP神经网络建模与预测

良好的焊道是成功进行电弧增材制造的保障,其受到焊接电流、电压、扫描速度、送丝速度等多种参数影响. 提出了以焊道高度、宽度为形貌特征的4输入2输出BP神经网络模型,并利用PSO进行了神经网络权值的优化求解. 实验结果表明,设计的BP神经网络实现了对焊道形貌的预测,为后续电弧增材制造的实时预测与控制提供了模型基础.     

低能离子束刻蚀单晶硅表面形貌与粗糙度的研究

研究了低能Ar＋离子束对单晶硅表面的刻蚀效果.使用自制的冷阴极离子源,通过控制离子束的入射能量和刻蚀时间等因素,对单晶硅（100）表面进行刻蚀,采用原子力显微镜（AFM）和非接触式表面测量仪对刻蚀后硅片的表面形貌以及表面粗糙度（RMS）进行测量.实验结果表明：当离子束正入射、束流密度为20μA/cm2、刻蚀时间为30min、刻蚀距离为7cm时,入射能量从800eV增加到1 200eV的过程中,此时表面光滑起主要作用,表面粗糙度逐渐减小;继续增大入射能量到1 600eV时,表面粗糙度开始增大,当入射能量达到1 400eV时,通过AFM观察,硅片表面出现了自组织纳米点状结构,此时表面粗糙起主要作用;延长刻蚀时间同样可以看到粗糙度先减小后增加,延长刻蚀时间到90min,表面的粗糙度达到1.245nm,AFM观察表明,随着时间的增加,由于样片表面原子扩散影响,点状结构排列趋于均匀.     

刀具振动与加工表面形貌分布特性的关联分析

为探究大螺距螺纹车削加工中刀具振动对加工表面形貌沿工件轴向分布特性的影响,进行螺距16 mm外螺纹的车削实验,获取刀具振动时域特征参数和加工表面形貌特征参数沿工件轴向分布的行为序列;采用灰色关联分析方法,研究刀具左刃、右刃切削大螺距螺纹时,沿切深方向、切削速度方向和轴向进给方向上刀具振动对螺纹面加工表面形貌分布特性的影响;对比两次不同切削方案的实验结果发现,刃口半径、后角和切削次序等参数直接影响刀具振动与加工表面形貌分布特性之间的关系,调整上述工艺参数可改变刀具振动对加工表面形貌的影响特性。     

切削加工表面完整性建模现状与发展趋势

针对切削加工表面完整性建模方法种类繁多且相互关系揭示不明等问题,总结了各表面完整性指标,包括表面形貌、残余应力、加工硬化和相变的主要建模方法,并从各建模方法的应用范围以及主要成果的角度概括了表面完整性建模的研究现状.论述了解析建模与数值建模方法在预测表面完整性各指标时的优缺点及内在联系,重点分析了数值模拟技术在表面完整性建模中的作用.指出了国内外表面完整性研究体系的区别及联系,并对表面完整性建模的发展方向作了展望.     

基于特征与形貌重构的轴件表面缺陷检测方法

针对轴件表面缺陷机器视觉检测方法中的水渍残留误检率高和人工复检效率低问题,提出一种基于特征与形貌重构的轴件表面缺陷检测方法. 对轴件工业高速线扫描图像进行预处理,基于改进的阀值迭代算法完成图像分割,通过去除背景、噪点和干扰提取缺陷图像. 建立基于曲线簇包络轮廓的轴件表面缺陷特征模型,结合分割图像各连通域的面积、面积占比、粗短度训练逻辑回归分类器,对凹坑、裂纹和麻点等轴件表面典型缺陷进行识别,并结合图像深度信息进行缺陷形貌重构,消除水渍等伪缺陷,提高轴件表面缺陷检测鲁棒性. 实验结果表明,所提出的轴件表面缺陷检测方法有效,具有较高的缺陷识别率和鲁棒性能,平均识别时间为3.69 s,缺陷轴加权识别率为98.86%,可以对3类典型缺陷和水渍进行准确识别.     

Si含量对铝硅镀层热成形前后镀层结构与表面形貌的影响研究

通过在铝硅镀液中调整Si的含量,研究了不同Si含量对铝硅镀层热成形前后镀层结构与表面形貌的影响.结果表明:不同Si含量对铝硅镀层热成形前的镀层结构与表面形貌影响不大,镀层由内外两层构成,外层为含有一定固溶Si的纯Al层并夹杂有少量的柱状的τ6相,内层主要为Fe-Al-Si三元相τ5;不同Si含量明显影响铝硅镀层热成形后的镀层结构与表面形貌,高Si含量的镀层有利于形成Fe-Al-Si三元相呈连续分布的镀层结构,高Si含量的镀层不易形成孔洞,高Si含量的镀层热成形后有利于形成更为粗糙的表面.     

面齿轮展成磨削表面粗糙度的建模与分析

根据面齿轮的展成磨削原理和齿面数学模型,分析了碟形砂轮展成磨削面齿轮时表面粗糙度的形成机理与影响因素.基于碟形砂轮的加工轨迹分析方法,结合碟形砂轮表面形貌的预测及磨削过程中其与面齿轮毛坯之间的接触变形分析,建立了沿着面齿轮齿面接触线进行展成磨削的表面粗糙度计算模型.通过理论-实验相结合的面齿轮磨削表面粗糙度分析表明:碟...     

微纳米复相陶瓷超声振动磨削表面微观特性的试验研究

结合磨削表面X射线衍射定性分析与定量计算,研究了“晶内型”微-纳米复相陶瓷材料超声振动磨削表面层与基体之间的过渡层的微观结构.X射线衍射分析表明:二维振动磨削和普通磨削表面均以α-Al2O3和四方相ZrO2为主,存在少量的单斜相ZrO2,磨削表面无非晶相产生;磨削表层和基体之间的过渡层的X射线衍射峰具有半峰宽化现象,磨...     

准分子激光加工与研磨加工Al2O3陶瓷表面形貌的比较

采用了准分子激光和研磨两种不同的加工方法,在微构件常用的Al2O3陶瓷材料表面构建表面微观形貌.通过表面轮廓仪测量加工试件表面形貌,采用自行研制的表面形貌参数表征系统进行表面形貌统计参数计算.分析不同加工方法对同一种材料表面形貌的影响,采用表面形貌统计参数中的轮廓高度算术平均值Ra、轮廓高度均方根值Rq、坡度均方根值.Zq对表面形貌进行评价.结果表明,准分子激光加工表面的Ra、Rq和.Zq值均比研磨加工表面小.分析可得,准分子激光加工与传统研磨加工方法相比,能够获得较高要求的表面形貌,为微机械的设计提供重要参考依据.     

季铵盐改性蒙脱土的微观结构与表面分形特征

以两种双子季铵盐（MD,DMB）和一种单季铵盐（HTMAB）为有机改性剂,通过阳离子交换法对Na蒙脱土改性,制得季铵盐有机改性蒙脱土。采用N2吸附法、X射线衍射（XRD）及红外光谱分析（FT-IR）研究了季铵盐有机改性蒙脱土的微观结构及表面特征。结果表明,经MD,DMB及HTMAB改性后,蒙脱土BET比表面积及层间距均有所减小,这与传统长链单季铵盐的改性效果不同;有机改性后,季铵盐阳离子成功吸附于蒙脱土的层间,蒙脱土的微观结构发生了改变,形成微孔和介孔同时存在的二维交错多孔结构,表面由亲水性转变为疏水性,且改性蒙脱土分形维数D较原土有所减小,表明改性土孔隙分布更加均匀。     

微细电火花线切割加工表面的支承与润滑特性

针对微细电火花线切割加工表面的微观特殊形貌,研究了该加工表面的支承特性和润滑性能,对微细电火花线切割加工的工程应用具有重要的参考价值.应用截面的二值图求得截面积,绘制微细电火花线切割加工表面的表面支承面积率曲线,应用MATLAB的PDETOOL工具箱得出微细电火花线切割加工单个微坑内的油膜压力场.结果表明,微细电火花线切割加工表面的峰谷分布比较规则,在支承面积率tp=49.228%时,水平截距c=8%,当tp=80%时,c=232%;微细电火花线切割加工表面的峰区材料体积增加迅速,表面具有较好的支承特性;表面越粗糙,表面的支承性能越差,而核心区液体滞留性越好;微坑储存润滑油,显著改善了加工表面的润滑状况;接触表面在油膜压力作用下接触均匀,对冲击压力有缓冲作用,提高了微细电火花线切割加工表面的耐磨性能.