接触式大型非球面镜面形测量中测量点分布的确定

为准确有效地检测大型非球面光学元件的面形,研究了接触式测量光学元件的测量点分布方式.使用不同密度的径向分布及均匀分布的测量点分别对以不同Zernike多项式表示的面形偏差进行采样,然后计算采样所得面形相对给定面形PV值及RMS值的最大相对误差,并对计算结果进行了分析.对1.8m抛物面镜面形实测结果表明:在镜面加工的成型及粗磨阶段,由于面形偏差主要呈旋转对称分布,低密度径向分布测量点即可满足继续加工的检测需求;在精磨及初抛阶段,面形偏差主要为像散或其它非对称面形偏差,测量点均匀分布是提升测量精度的有效手段.此分析方法可以指导测量点的排布方式,从而确保由测量点分布引入的测量误差小于镜面本身面形误差的1/5,提高检测效率.     

基于离心熔铸的钢基双面双金属滑动轴承的工艺研究

以钢基双面双金属滑动轴承为研究对象,采用离心熔铸工艺对其进行研究。合理的钢基结构设计和离心熔铸工艺参数是获得钢基与双层合金的结合强度高、成分组织均匀的前提。对合金组织进行分析表明,铅以单质形式弥散分布在基体上,钢基与内外合金层中有原子互扩散过程,实现了良好的冶金结合。     

拼接镜主动光学面形控制的研究

为了实现对拼接式望远镜各子镜的主动控制,建立了正六边形子镜拼接的面形控制方程。研究了传感器的安装位置对面形控制的影响。首先,根据子镜之间相对位置的测量要求确定了主动控制所采取的方式。接着,建立了由3个正六边形子镜组成的拼接镜的面形控制方程,并分析了传感器的安装位置对面形控制的影响,提出了传感器沿垂直镜缝方向错位安装的方法。最后,分析了该方法对于拼接子镜扩展的适用性。分析表明,对于边长0.9m,对角线长1.8m的子镜,传感器错开0.02m安装就能够准确检测子镜之间的位置变化,并给出了正确的促动器调整信息。能够满足拼接镜主动面形实时、高精度控制等要求。     

离心铸造不锈钢管的工艺研究

随着耐热不锈钢管在我国热处理炉等行业的广泛应用,对耐热不锈钢管的需求量也日益增加,且用户对质量的要求也越来越高,本文就离心铸造不锈钢管的工艺确定和常见的质量问题及措施做了详细的阐述,以提高离心铸造不锈钢管的整体制造水平。     

离心雾化工艺参数对快速凝固LY12硬铝粉末特性影响的研究

本文研究了离心雾化工艺参数对LY12硬铝粉末特性的影响。结果表明,随着起绐雾化温度的增加,粉末平均尺寸先降后升,细粉率则反之;当雾分盘直径减小到一定值时,粉末平均尺寸和细粉率增加。粉末呈泪滴状和少量球状。     

表面改性非球面碳化硅反射镜的加工

为了获得高质量光学表面的非球面碳化硅(SiC)反射镜,对碳化硅反射镜表面改性技术以及离子束辅助沉积(IBAD)Si改性后的非球面碳化硅反射镜的加工技术进行研究。首先,简要介绍了碳化硅反射镜表面改性技术以及本文所采用的离子束辅助沉积(IBAD)Si的改性方法。然后,通过采用氧化铈、氧化铝以及二氧化硅等各种抛光液对离子束辅助沉积(IBAD)Si的碳化硅样片进行抛光试验。试验结果表明氧化铈抛光液的抛光效率较高,使用二氧化硅抛光液抛光后的样片表面质量最好。最后,在上述实验的基础上,采用计算机控制光学表面成型（CCOS）技术对尺寸为650mm×200mm的表面改性离轴非球面碳化硅(SiC)反射镜进行加工,最终的检测结果表明离轴非球面碳化硅(SiC)反射镜实际使用口径内的面形精度（RMS值）优于λ/50（λ=0.6328μm）,表面粗糙度优于1nm（Rq值）,满足设计技术指标的要求。     

红外线聚光非球面透镜的单点金刚石镜面切削方法

根据硬脆性材料的延性域加工机理和面形误差补偿加工方法,研究了圆弧形和平头形刀具的单点金刚石延性域切削方法,在加工中直接获得了镜面切除面;并利用数控技术进行误差补偿,克服了因加工试验、刀具磨损、机械振动、热变形等造成的加工误差导致的非球面的面形精度降低和表面粗糙度恶化.并将该方法用于采用圆弧形刀具对红外线聚光的φ70mm非球面锗透镜进行单点金刚石切削实验中.试验结果表明面形误差补偿加工方法可以进一步消除加工误差,将非球面的面形精度PV值从微米级(1.23μm)提高到亚微米级(0.36μm)的程度,表面粗糙度R_a从亚微米级(0.27μm)改善到超亚微米级(0.04μm)的范围.     

非球面成形致动器排布方法的研究

针对非球面成形中致动器的排布,提出了一种新的方法——非球面梯度法,给出了非球面梯度法的理论依据和非球面梯度的两种公式。以一大口径离轴超薄球面镜为例,用非球面梯度法的两种公式求出了致动器排布初始解,进行了主动成形有限元分析和面形误差计算,研究了致动器排布的优化,完成了满足面形精度的最终解。比较了非球面梯度排布、正方形排布和环形排布三种方法在面形校正、致动器个数及间距等方面的差异。分析结果显示,用非球面梯度平均值公式求出的初始解与最终解最为接近,符合非球面梯度变化与致动器面密度的关系,而致动器排布优化则能进一步减少致动器数量和面形误差;非球面梯度法在减少致动器个数及修正面形方面比正方形排布和环形排布具有更大的优势,更适合在非球面成形领域用于求解致动器排布初始解。     

Ф124mm口径碳化硅质非球面镜面数控研抛技术研究

介绍了碳化硅质光学镜面的光学加工流程和加工手段，分析了碳化硅光学镜面的光学加工过程各个步骤中所应用的磨料和加工方法。利用自主研制的非球面数控加工中心，探索一种新型轮式研磨抛光技术，解决了中小口径非球面元件的数控加工问题，形成比较规范的中小口径碳化硅非球面元件加工方法，并应用到Ф124mm口径两面均为非球面的碳化硅元件的加工中，工件最终加工精度为第一面：0．761λ（PV）、0．059λ（RMS）（λ=0．6328μm）；第二面：0．834λ（PV）、0．089λ（RMS）（λ=0．6328μm），满足了设计要求。     

环形子孔径拼接检测大口径非球面镜的规划模型及分析

环形子孔径拼接技术是一种无需辅助元件就能检测旋转对称大口径非球面镜的有效手段。根据该技术的检测原理,从几何光学的角度建立了子孔径规划模型,给出了模型数值求解的具体方法。以一口径为700 mm、中心遮拦为160 mm、顶点曲率半径为3 000 mm的抛物面镜为例进行了数值计算,且从物理光学的角度对数值计算结果进行了进一步分析和解释,并进行了初步的实验研究。结果表明,该模型具有较好的预测效果,可为实际检测方案设计提供理论依据,使得检测过程可控、量化和可重复。     

基于环形子孔径拼接法检测非球面研究

介绍了基于点衍射干涉仪的环形子孔径拼接检测非球面的理论和方法,分析了其基本原理,相对传统非球面检测方法,这种方法可以有效避免高精度补偿器件的使用,它通过不同曲率半径的球面波前来匹配被测非球面的不同同心环带区域,然后通过拼接算法重构整个非球面表面。在对一非球面的仿真测试中,测量的PV值为λ／131,RMS值为λ／830（工作波长为632．8nm）,试验表明：该算法是切实可行的,具有较高的精度。     

Technology and experiments of 42CrMo bearing ring forming based on casting ring blank

Bearing ring is the crucial component of bearing. With regard to such problems as material waste, low efficiency and high energy consumption in current process of producing large bearing ring, a new process named ＂casting-rolling compound forming technology＂ is researched by taking the typical 42CrMo slew bearing as object. Through theoretical analysis, the design criteria of the main casting-rolling forming parameters are put forward at first. Then the constitutive relationship model of as-cast 42CrMo steel and its mathematical model of dynamic recrystallization are obtained according to the results of the hot compression experiment. By a coupled thermal-mechanical finite element model for radial-axial rolling of bearing ring, the fraction of dynamic recrystallization is calculated and recrystallized grains size are predicated. Meanwhile, the effects of the initial rolling temperature and feed rate of idle roll on material microstructure evolution are analyzed. Finally, the industrial rolling experiment is designed and performed, based on the simulation results. In addition, mechanical and metallographic tests are conducted on rolled bearing ring to get the mechanical parameters and metallographic structure. The experimental data and results show that the mechanical properties of bearing ring produced by casting-rolling compound forming technology are up to industrial standard, and a qualified bearing ring can be successfully formed by employing this new technology. Through the study, a process of forming large bearing ring directly by using casting ring blank is obtained, which could provide an effective theoretical guidance for manufacturing large ring parts. It also has an edge in saving material, lowering energy and improving efficiency.     

光学投影式检测非球面器件的模拟计算

针对光学投影式检测非球面器件过程进行模拟,利用光学的基本理论和数学公式推导,对非球面度的检测过程进行了理论分析及精密计算,并对理论分析的结果进行了计算模拟,模拟得到的非球面度能较好地与理论结果相符合,模拟的精度达到了0.1nm。     

纳米精度二维工作台测量镜的面形误差在线检测

针对二维工作台测量镜本身的面形误差以及装调等因素引起面形变化对二维工作台定位精度的影响,提出了一种用于纳米精度二维工作台测量镜面形误差的在线检测方法。利用两路激光干涉仪检测面形微分数据的基本原理,分析了零点误差和积分累计误差对测量镜面形误差检测的影响并提出了改进方法。利用三路激光干涉仪组成两组不等跨度的检测机构,得到两组工作台测量镜面形的原始数据,通过这两组数据之间的关系修正跨度间的面形细节误差,得到了精确的测量镜面形误差量。对此方法进行了理论推导、仿真计算和实验验证,并将结果与Zygo干涉仪测量得到的离线检测结果进行了对比,结果显示其差异在±10nm之间,且趋势有较好的一致性。得到的结果验证了提出的方法可正确测量和真实地还原测量镜的面形误差。