微结构光学功能元件模具的超精密磨削加工技术

微结构光学功能元件在航空航天、机械电子、光学以及光电子领域都具有非常重要的应用价值和极其广阔的应用前景,针对其大批量复制用模具的超精密磨削加工技术也越来越受到重视。微结构光学功能元件模具的超精密磨削加工技术不同于传统的磨削加工技术,是在模具表面加工制造出各种不同形貌、不同尺度、不同维数并具有不同光学功能的微小几何结构。结合目前国内外微结构表面超精密制造技术的研究和发展,对微结构光学功能元件模具的超精密磨削加工技术进行综述。介绍超精密磨削加工技术在微结构表面制造中的应用,分析目前微结构光学功能元件模具超精密磨削加工中存在的关键技术问题,并对微结构光学功能元件模具的超精密磨削加工发展趋势进行预测。     

多尺度外翅片管性能评价模型

提出一种制造多尺度外翅片管的加工方法,实现同时在铜管基体上生成具有两种或两种以上尺度范围的翅片;设计一种特制犁削刀具,并建立刀具的角度标注系统。表面功能结构在翅片管中应用已十分广泛,但其性能的有效评价函数一直没有建立,对此提出翅片管的性能评价指标—比能面积sγ。在此基础上,利用该指标对多尺度外翅片管的性能进行评价,对其加工影响因素进行优化,寻找出该翅片管的最优加工参数。     

铣削过程中振动信号的关联维特征

采用关联维数定量刻画铣削过程中的不同工作状态的振动特征,估计出已加工表面的粗糙度.在计算关联维数中,对选择嵌入维数和延迟时间提出了一种改进的G-P算法,求解出在不同主轴转速、不同进给速度、不同切削深度的切削用量下铣削振动信号的关联维数.研究表明:在不同切削状态下,工件的振动信号的关联维数不同;且随着工件振动信号关联维数的增加,加工表面粗糙度也随之增加.因此,关联维数可以作为识别已加工表面粗糙度的特征量.     

基于小波分析的金刚石锯片锯切混凝土加工状态及表面质量分析

针对不同骨料加工性差异较大,导致混凝土锯切情况复杂多变、难以进行加工状态及表面质量有效监控的问题,利用金刚石锯片分别对软骨料、硬骨料及混凝土展开锯切试验,利用小波分析多尺度转换研究了硬软骨料单一成分锯切力信号在不同尺度上的基本特征及其与关联维数的关系,并利用单一成分关联维数特征判断混凝土加工状态及表面质量。结果表明,锯切力的a7尺度信号特征可用于判断硬软骨料的比重,d3尺度信号关联维数代表了混凝土材料的脆性断裂程度及表面加工质量。     

基于分形理论的球头铣削表面形貌研究

表面形貌作为表面完整性的重要组成部分,直接影响零件的耐磨性、配合稳定性以及疲劳特性。基于W-M分形模型对二维工程表面进行仿真,分析了分形维数D和特征尺度系数G对表面轮廓的影响,证明了分形维数表征表面形貌的可行性。通过在不同走刀路径下多轴球头铣削AISI H13钢试验,并运用MATLAB编程得到不同加工表面形貌的分形维数。分析结果表明:分形维数对复杂形状中的微观组织结构有很强的分辨能力;当径向切深与每齿进给量的比值为1 m 2时,铣削表面形貌的微观组织结构最简单。本研究结果可为三维表面形貌的表征方法提供参考价值。     

聚合物微结构成形的介观尺度效应及其本构建模

<正>具有表面微细功能结构的聚合物薄膜在微光学器件、微生物化学反应系统、微机电系统等领域的应用与日俱增。这一类聚合物薄膜产品的表面微细功能特征尺寸多在10～500μm,其成形加工属于典型介观尺度制造范畴。随着成形特征尺寸降低至介观尺度,聚合物材料力学性能呈现出强化行为。传统的聚合物材料本构模型,无法准确预测聚合物材料介观尺度变形行为,难以指导聚合物表面微细功能结构加工的工艺设计和优化。     

表面微观形貌参数尺度独立性的研究

表面微观形貌的表征主要采用传统粗糙度参数和分形参数等多种参数综合描述,尺度独立性是衡量表面形貌表征参数的重要指标。研究了传统粗糙度评定参数和分形维数等表面微观形貌表征参数的尺度独立性。以准分子激光加工,平磨、外圆磨、研磨等磨削机加工表面轮廓为对象,分析了取样长度和采样间距对传统粗糙度参数和分形维数的影响。结果表明,传统粗糙度参数受取样长度和采样间距影响较大,而分形参数与尺度独立性的相关性与加工方法有关系,微细加工表面微观形貌受取样长度和采样间距的影响比机加工表面要小,准分子激光等微细加工表面的分形参数具有尺度独立性。     

机械加工表面轮廓分形维数对数小波谱计算方法

为了提高接触表面的建模精度,利用小波的多尺度分析能力,对表面轮廓进行多尺度小波分解,提出了计算机械加工表面轮廓分形维数的对数小波谱法以及有效分解尺度概念,并认为轮廓只在有效分解尺度上具有分形特征;通过M-B函数模拟生成不同分形维数、不同采样区间的分形轮廓;应用对数小波谱法计算了模拟轮廓的分形维数,进而与功率谱密度法（PSD法）等5种方法的计算结果进行了分析比较,结果表明：对数小波谱法能很好地处理分形的多尺度特征,并且选用sym4小波时计算精度最高,误差在0.15%以内;最后应用对数小波谱法对一实际机械加工表面轮廓分形维数进行了计算,说明了其实用性。     

机械加工表面形貌评定的多尺度分析方法

机械加工表面形貌是加工工艺信息和零件功能信息的载体.分析表面形貌进而表征是实现现代制造系统闭环工作的一种潜在方法.本文介绍了机械加工表面形貌评定的多尺度分析方法的起源和发展.在简单地回顾多尺度分析理论后,应用离散二进小波变换对一个数值例子进行了分析.结果表明,多尺度分析方法适用于传统的表面计量评定.在随后的讨论中可以看到,在多尺度分析理论框架内建立新的评定标准也可克服传统方法的种种缺陷.     

小波系数表征机械加工表面分形特征的计算方法

针对表征机械加工表面轮廓形貌分形特性,提出应用小波变换系数计算分形维数的算法。基于Majumdar-Bhushan分形函数构造典型曲线,采用工程常用的三种小波基函数,通过小波分解提取小波系数,并将在不同分解尺度和阶数下计算出的分形维数进行对比分析和验证,选择出计算分形维数精度较高的小波基函数和分解尺度。用该方法对车削和铣削加工的结合面实验试件表面形貌的分形维数进行计算,评价了表面形貌的分形特征。