激光衍射对刀装置的开发与应用

在超精密加工领域,在工件原始表面进行加工(如机械刻划)是非常重要的加工方式,而对刀间距的检测精度直接制约着加工精度。根据激光衍射测量原理设计了一种激光衍射对刀装置的结构方案,并通过软硬件开发,应用到了衍射光栅的机械刻划工艺试验装置的对刀间距检测过程中,获得了对刀间距的特征衍射条纹图像。通过检测两个一级次极大衍射条纹光强峰值点的间距实现了对精密对刀间距的有效测量,验证了该装置的可行性。为后续工艺研究和工程应用研究提供了软硬件平台基础。     

衍射光栅机械刻划成槽过程中的应力拓扑分析

衍射光栅机械刻划属于超精密刻划,其刻划过程是利用金刚石刻刀对铝膜材料进行的多线顺序刻划。由于光栅槽面精度要求较高,而光栅槽面精度与其表面应力分布有很大关系,为此我们以衍射光栅为研究背景,通过CATIA对金刚石尖劈刀进行三维建模并利用缩小比例功能在DERORM-3D中建立衍射光栅机械刻划的有限元仿真模型,以更好地分析衍射光栅机械刻划过程中光栅槽面的应力分布情况,揭示衍射光栅机械刻划过程中槽面的弹塑性变形规律,为提高槽形质量提高依据。     

机械刻划过程中的材料滞留特征分析

为研究光栅毛胚材料在机械刻划过程中滞留区的产生及分布特征。基于LEE和SHAFFER提出的正交切削滑移线场理论模型,在机械刻划塑流剖面内建立了带有滞留区特征的滑移线场模型,提出量纲一滞留区几何尺寸的计算方法。并结合有限元仿真方法获得了机械刻划三向分力,经拟合得到滞留区几何尺寸的演变规律,揭示了滞留区产生机理及分布特征。最后通过机械刻划试验,验证了槽面滞留区的分布特征及其对光栅槽质量的影响。研究结果表明：在一定的机械刻划加工工艺条件下,光栅槽面形成明显分界线,该线将光栅槽面分为塑性变形区和滞留区。因槽面分区成形机理和槽面质量不同,多道槽机械刻划槽面会发生非线性变形,最终将影响衍射光栅的光学衍射效果。此研究结果为从滞留区角度考虑大负前角刀具机械刻划槽形及槽面质量的控制优化问题提供了理论及试验依据。     

衍射光栅机械刻划成槽的预控试验

由于目前机械刻划衍射光栅加工仍依赖操作者经验,故存在成槽质量差、无法预控等问题.本文结合铝薄膜蒸镀工艺现状,采用X射线衍射法(XRD)、扫描电子显微镜法(SEM)及纳米压痕实验揭示不同薄膜样本的微观结构与力学属性,提出了制作衍射光栅的“薄膜分类试刻法”.研究结果表明,光栅刻划过程可近似等效为楔体下压过程,对“低弹性模量类”薄膜,可采用滑移线场进行解析求解并一次试刻成槽;对“弹塑性类”薄膜,可采用有限元模拟实验进行成槽预控.该方法可预先对薄膜甄别分类,用不同的计算方法确定不同种类薄膜的工装参数,进而刻划出近乎完美的槽形;同时减少了试验刻划耗时与浪费,提高了成槽质量与刻划效率;为刻划更加精密的光栅奠定了基础.     

基于图像清晰度检测的光栅刻划平台调平装置

针对制备衍射光栅时刻划平台倾斜导致的光栅槽型误差,提出了一种基于图像清晰度检测与电动倾斜台调节的光栅刻划平台在线调平装置。建立了图像清晰度与光栅刻划平台倾角间关系的模型,应用该模型,控制光栅刻划平台在一定范围内实现了闭环动态调平。对上述理论研究进行了试验验证。试验结果表明,该调平装置简单可行;对于50mm×50mm的光栅毛胚,调平装置可控制刻划平台的水平倾角在4″以内,满足光栅刻划对平台定位精度的要求。该装置既可用于刻划前的调平准备,也可推广应用于光栅刻划过程中的实时检测。     

衍射光栅机械刻划工艺理论分析与实验研究

目前,“试刻划”加工光栅的工艺模式耗时长、效率低,且机械刻划光栅的槽形无法准确预控。通过纳米压痕实验对光栅刻划铝薄膜的微观结构及力学性能进行了表征,采用DEFORM有限元分析软件并结合正交试验对成槽过程进行了研究,通过对数据进行极差分析和单因素影响规律实验分析,建立了槽底角数学工艺模型。研究结果表明,光栅刻划过程可转化为楔体下压过程,基于有限元模拟实验的槽底角数学工艺模型可用。     

弧形刻刀的主刃半径对中阶梯光栅槽形的影响研究

以弧形刻刀刻划79g/mm的中阶梯衍射光栅为研究对象,基于滑移线场理论建立了光栅槽形隆起高度的数学模型,并以此分析出槽形隆起高度随主刃半径增大而降低的变化规律.在有限元软件DEFORM中建立了弧形刻刀刻划光栅的动态仿真模型,模拟出主刃圆弧半径参数对槽形隆起高度的影响规律,和理论分析一致.为弧形刻刀刻划中阶梯衍射光栅的机理和工艺研究奠定基础.     

光栅机械刻划摩擦型颤振机理

研究了光栅机械刻划过程中弹性刀架和金刚石刻刀系统的摩擦型颤振机理。建立了光栅机械刻划摩擦型颤振动力学模型,并对颤振系统进行了稳定性分析,提出了系统的稳定性条件和"稳定性阈"。从能量角度对颤振进行了分析,获得了相同的稳定性条件。在刻划工艺试验装置上单一改变刻划速度进行了光栅刻划试验,通过对刻划力的测量和分析,验证了竖直方向刻划力相对于刻划速度具有下降特性,即满足了摩擦型颤振的前提条件。最后,通过对2、6、10和13mm/s 4组不同刻划速度下所刻光栅槽形轮廓的检测,验证了该系统在超过临界刻划速度(在6~10mm/s)的情况下会有颤振发生。验证实验证明了该摩擦型颤振动力学模型的有效性和稳定性阈的存在性,为深入量化分析并抑制颤振的发生奠定了理论基础。     

高效平面全息衍射光栅的获取方法

从全息衍射光栅的制作原理出发,介绍了全息光栅的主要制作方法,并与刻划光栅对比分析了全息衍射光栅的诸多优点。通过利用光栅设计的耦合波理论对全息衍射光栅槽型、槽深及槽间距等进行了优化设计,同时利用离子束刻蚀技术获得了高效率全息光栅。文中全面分析了制作高效率平面全息光栅的各项关键技术。     

机械刻划长焦距凹面金属光栅的研制

对大曲率半径(即长焦距)金属基底凹面光栅的机械刻划技术做了研究。为了刻制长焦距凹面光栅,设计和研制了弹性顶针式光栅刻划刀刀架,它具有适用于刻划平面光栅和长焦距凹面光栅的双重功能。给出了描述光栅刻划刀圆弧形刀刃曲率半径与凹面光栅曲率半径、光栅口径、金刚石刀头横向尺寸之间关系的数学表达式,理论分析了光栅刻划刀圆弧形刀刃曲率半径的取值范围,研制了10.6 μm激光系统用曲率半径为30 m的凹面金属光栅。检验结果表明,光栅的槽形质量较好,光栅的衍射效率可达96.8%以上。     

纳米科技与仪器仪表

本文介绍了纳米科技的基本概念,针对纳米材料独特的结构和优异的性能,联系现代仪器仪表的实际情况,阐述了纳米科技在现代仪器仪表领域的应用和前景,目的在于探索高新科技如何与生产实际相结合,与广大同行共同推动仪器仪表产业的发展。     

CVD和PVD及其在工、模具上的应用

介绍了CVD和PVD的发展历史、性能特点及其在工、模具上的应用。用CVD和PVD技术可以在钢和硬质合金表面沉积高硬度的陶瓷薄膜，改善工、模具的耐磨性和耐烧蚀性，从而大大提高工、模具的使用寿命。     

MEMS研究的新进展——微型系统及其发展应用的研究

简要叙述了微电子机械系统(MEMS)研究中的多单元综合体--微型系统,包括它的种类、结构、工作原理及相关的特性。对其应用前景作了讨论,并提出了一些超前的设想     

石油化工装备与石油化工工业(下篇)

石化装备技术发展趋势 国际上石化专用设备技术发展趋势，基本是根据石化工艺技术发展的要求，对各种石化专用设备进行了反应动力学、流体力学、传质和传热机理、分离和干燥原理研究和设计计算研究。其中反应设备实现大型化、结构简单化、操作自动化、研究方法趋向综合化方向发展；换热设备的性能对石化产品质量、能量利用率以及系统的经济性和可靠性起着重要的作用，     

石油化工装备与石油化工工业(上篇)

石化工业生产用装备一般分为专用设备和通用设备。石化专用设备包括工业炉、反应设备，换热设备，塔器，储运设备和专用机械等；石化通用设备包括气体压缩机．泵、阀门等。由于石化工业生产一般是高压、高温、低温、易燃、易爆、腐蚀、有毒和连续化生产条件下，因此要求石化装备性能优良、质量可靠，经济安全，符合环保，能够满足石化安全，稳定、长周期、满负荷生产的需要。     

用辉光放电质谱法和火花源质谱法分析表征金属和半导体

辉光放电质谱（ＧＤＭＳ）和火花源质谱（ＳＳＭＳ）是进行高纯固体材料直接和全面分析的两种主要的分析技术，ＧＤＭＳ和ＳＳＭＳ各有所长，有互补性。适当运用这两种技术，综合其优势，可望在固体样品分析表征的许多应用中获得更全面的信息和更可靠的分析结果。本文介绍了ＧＤＭＳ在贵金属分析领域中的两个应用，讨论了高纯镓分离中的表面富集问题，介绍了用ＳＳＭＳ研究杂质元素分布均匀性和相关性的方法。     

Education and training of engineers and scientists in measurement and instrumentation

The paper reviews problems of education and training in measurement and instrumentation, and the work of IMEKO in this field. Among the principal topics discussed is the nature, scope and organisation of measurement and instrumentation science.     

企业经营管理与变革

阐述了我国企业管理变革的目的和存在的问题，并分析了发达国家企业管理进程所经历三个阶段的特征和表现，着重提出我国企业应不失时机地结合企业实际，按步骤认真地进行管理变革，才能确保企业持续稳定的发展。     

中外灭火救援装备浅谈

分别从灭火器材、消防救援工具及消防员装备三个方面进行探讨,提出我国灭火救援装备标准的制定建议.根据现有的标准与技术发展进行了修订与整合,并根据消防产品认证,及时制定新兴的器材标准,对灭火时的紧急救援工具制定相关规定,调整我国消防器材的标准结构,增强消防装备型的协调性.