水导激光微细加工中激光与水束光纤耦合技术

为了保证水导激光微细加工中会聚激光与水束光纤的耦合效果,建立了高精度的耦合对准系统,提出了新的耦合对准方法,研制了特殊结构的耦合装置。由于激光要经过空气层、玻璃层、水层进入水束光纤,因此根据计算结果,采用特殊方法来确定会聚透镜与水束光纤起始端(喷嘴孔)的距离;研究了激光在水束光纤中发生全反射的最大入射角;通过流体动力学仿真,设计了腔内流场分布均匀的耦合装置,保证了直径0.12mm的水束光纤的高耦合品质;研究了激光能量在水束光纤中的衰减,采用特定波长、脉冲能量的激光和特殊过滤的去离子水来减小激光能量在水束光纤中耦合的损耗率。试验结果表明,能生成导光长度超过100mm的水束光纤;采用该耦合技术能够在0.2mm厚的硅基晶片上以2mm/s速度切割出缝宽0.12mm的均匀窄缝,几乎无裂纹、无热影响区。该耦合技术能够很好满足水导激光微细加工的要求。     

高速水束切割技术

一、高速水束切割技术的前景高速水束切割技术是在七十年代初出现的。开始时只是在大理石、玻璃等非金属材料上用作切割直缝等简单作业。经过二十多年的开发,现已发展成为能够切削复杂的三维形状的工艺方法。加工的材料除大理石、玻璃外还包括普通钢、装甲钢板、不锈钢、钛、黄铜、紫铜,以至塑料、陶瓷、三夹板、软木、纸板、蜂巢结构、复合材料等,最大厚度可达100mm。所用工具即高压水束,它永不会变“钝”,各个方向都有切削作用,使用水量不多。加工开始时不需进刀槽、孔,工件上任一点都能开始和结束切削。可加工小半径的内圆角。切削中不会产生热量、切屑、毛刺、烟尘、渣土。工件材料不会受热变形,切缝很狭小,材料利用率高,加工精度可达0.1mm。很多工业都可应用这种新工艺,例如航天、武     

基于AMESim的水束发生系统设计与仿真

针对利用水射流加工的设备容易出现水束不稳定及脉动现象,影响其实际应用。设计搭建了水束发生系统实验平台,利用AMESim软件搭建水束发生系统的HCD模型,通过设置相应参数,对系统的主要性能进行分析。分析结果表明:选择合适转速能够减小水束的脉动率,蓄能器对不同转速下的水束脉动吸收作用明显,该系统最终出口压力可调且稳定,能够满足产生不同压力水束的需求。通过实验验证了仿真结果的正确性,为后续水射流实验提供了依据。     

高压汽缸精细化工艺研究

研究了高压汽缸的加工方法和装夹方式,提高了高压汽缸的加工精度。     

射流法控制薄壁件加工变形的理论研究

提出了一种用于控制大型薄壁件加工变形的方法—射流法。采用射流法将高压液体沿切削力的敏感方向的反向,射向切削力的作用点(正在加工的部位),可起到浮动支承的作用,能有效地减小因切削力而引起的加工变形。     

动静压油膜轴承——在临界转速以上为动压工作,以下为静压工作的轧机油膜轴承设计计算

本题用电子计算机辅助设计计算。设计的程序可以计算轧机油膜轴承四种工况:1.轴承加工有静压油腔,轴颈旋转,无高压油进入时的动压作用;2.轴承加工有静压油腔,轴颈不旋转,低压和高压均供油时的静压作用;3.轴承加工有静压油腔,轴颈旋转,低压和高压均供油时的动静混合作用;4.无静压油腔,轴颈旋转,低压供油时的动压作用。本题对第1、2种情况进行计算,总结了在临界转速以上为动压工作,以下为静压工作的轧机油膜轴承的计算公式和方法。讨论了满足工作要求的、较合理的油腔参数和供油系统各参数的选择。     

高压水射流去毛刺技术的特征及应用

高压水射流去毛刺技术是利用水力喷射所具有的物理作用和切割作用来去除毛刺的一种柔性加工工艺方法。这种工艺去除毛刺能力稳定,生产效率高,易于实现光控、数控或机械手控制。该文全面介绍了高压水射流去毛刺技术的原理、特点、技术要点以及应用情况。     

液体射流研磨循环系统设计

液体射流研磨技术是在水射流加工技术的基础上发展起来的。目前,制约该技术在高精度机械产品加工中广泛应用的主要原因是高压研磨系统的开发制造。介绍了一套前混合磨料液体射流研磨循环系统,分别论述了低压研磨液产生系统、高压液压油产生系统、高压研磨液产生系统等主要部分的作用及相关参数的选择原则。     

电火花放电加工形成复合放电脉冲的数字方法

小电流的高压放电脉冲和大电流的低压放电脉冲以适当的方式复合进行电火花脉冲放电加工,加工过程稳定,且脉冲击穿率与利用率较高,是一种效果较好的电火花脉冲放电加工方法。该文介绍了一种利用可编程定时器件8253和少量逻辑电路器件巧妙地得到高压放电脉冲和低压放电脉冲控制信号,通过功率放大在加工间隙上获得高压放电脉冲与低压放电脉冲进行电火花脉冲放电加工的方法,通过改变程序可以获得高压放电脉冲超前叠加低压放电脉冲或者高压放电脉冲包络低压放电脉冲等复合形式,而且还可以准确地改变复合时间参数。文中分析了方法组成电路和实现原理,具有结构简单的特点,极具实用价值。     

深孔加工的输液装置

在铸铁零件上加工深孔,采用传统的加工方法生产效率低,不能满足大批量生产的要求。我们经研究采用枪钻、枪钻铰、枪镗铰等枪钻型式的高压喷射冷却方式加工深孔(通孔或盲孔),比采用一般加工方法生产效率可提高10倍。采用高压喷射冷却方式加工深孔,除需保证机床、夹具、刀具等的结构及制造精度外,还须很好地解决高压切削液的供输及密封问题。本文介绍的是为采用枪镗铰方法加工深孔所设计的一种向枪镗铰刀具中心孔供输高压切削液的输液装置。此法用于深孔枪镗铰机床,加工铸铁零件上φ15～φ30的深通孔及深盲孔,收到了很好的效果。     

磨料水射流抛光技术进展综述

磨料水射流抛光技术具有加工材料范围广、无热加工影响、能满足非线性与复杂曲面零件需要的高形状精度和高表面粗糙度要求等优势,在精密加工领域具有良好的研究价值和应用前景。首先对加工质量高敏感的工艺参数,如射流动能、喷嘴结构、磨料类型、加工路径等研究进行综述,总结了不同材料加工的工艺参数,分析了不同形状的去除函数加工的适用性;然后对磨料水射流与其他技术结合而衍生出的一系列新技术进行了总结,比较各种新技术的特点;最后对磨料水射流加工及其材料去除函数模型研究的发展趋势进行预测。     

导向套对孔直线度影响的试验研究

在枪钻加工深孔过程中,技术人员往往把提高钻削质量的焦点集中在改变钻头几何参数和调整切削用量等问题上而忽略了导向套的作用。导向套在外排屑加工中顶紧工件既起导向作用又有防止高压冷却液泄漏的功能。尤其在钻削长径比较大的深孔时,导向套的制造材料和内径公差对孔的直线度影响极大。国内某工厂正在使用的枪钻钻削冷却孔,加工过程中主要存在着直线度不能达到要求的问题,严重影响了生产进度。本文通过对现场加工状况的详细分析对导向套的部分参数进行改进,使钻孔直线度偏差大幅下降。     

深小孔的加工

深小孔属于难加工的机械零件，对于高压磨料水射流设备中所用的磨料水喷嘴来说，它的材料一般选用硬质合金，该材料的硬度高、脆性大。磨料水喷嘴的加工精度要求高，用一般的加工方法难以完成。为此，设计了专用夹具，用高速电火花加工深小孔，并在实验的基础上，分析了工艺参数对加工效率及加工质量的影响。     

惯性约束聚变激光驱动装置用光学元器件的研究进展

介绍了为提高惯性约束聚变(ICF)激光驱动装置的光束质量和输出功率,我国在神光系列激光装置的建设、运行和性能提升方面开展的工作。综述了我国近年来ICF激光装置用光学元器件的重要研究进展。文中涉及了高纯金属铪和磷酸二氢钾(KDP)等原材料的制备和四大主材(钕玻璃、高纯度KDP、熔石英和KDP/高掺氘KDP(KDP/DKDP晶体)的熔炼、加工和生长。描述了元器件的冷加工(针对钕玻璃、白玻璃、KDP晶体)技术和镀膜技术(针对介质膜和化学膜)。最后,给出了针对大口径光学元件工序检及终检开展的多项关键检测技术。文中介绍的关键技术与工艺满足了绝大部分光学元器件的需求,显著提升了光学元器件的研发和生产能力。     

角接触球轴承冲压保持架工艺优化

针对传统角接触球轴承冲压保持架工艺复杂,加工周期长,模具加工复杂,制造成本高且生产质量不稳定的问题,提出以下改进措施:将下料、拉伸、切底合为一道工序,采用偏摆料机构送料,模架采用四导柱结构;将冲孔和压坡合为一道工序,通过直线导轨式气动传动及伺服电动机带动实现自动化操作;冲孔冲头与冲孔凹模采用精密机床仿形加工.改进后工艺...     

Real-time task processing method based on edge computing for spinning CPS

Spinning production is a typical continuous manufacturing process characterized by high speed and uncertain dynamics. Each manufacturing unit in spinning production produces various real-time tasks, which may affect production efficiency and yarn quality if not processed in time. This paper presents an edge computing-based method that is different from traditional centralized cloud computation because its decentralization characteristics meet the high-speed and high-response requirements of yarn production. Edge computing nodes, real-time tasks, and edge computing resources are defined. A system model is established, and a real-time task processing method is proposed for the edge computing scenario. Experimental results indicate that the proposed real-time task processing method based on edge computing can effectively solve the delay problem of real-time task processing in spinning cyber-physical systems, save bandwidth, and enhance the security of task transmission.     

Fuzzy-Logic Based Knowledge Representation for Water Jet Cutting of Light-Weight Composites

The process of water jet cutting has advantages over laser beam cutting, especially in the case of temperature-sensitive materials. Together with the foam and cellulose material processing, the processing of composite materials of lightweight structures is becoming more and more important. In order to meet given requirements, these sandwich constructions can have various types of cover layers (defined by e.g., sheet thickness and material) and consist of core materials (differing e.g., in geometry or in structure).

Unlike simple sheets, multilayer structures have greater influence on the cutting result. When the process is planned, the CAD/CAM-systems must take all sheets of the composite material into account in order to avoid manufacturing problems. Due to the great variety of composite materials and desired contours, the necessary knowledge or experience must be efficiently represented. There is no universal system model for all these variations. This paper suggests a fuzzy-logic theory to build up a knowledge base for the water jet cutting of composite materials. The knowledge contained within the fuzzy-logic base proves to be efficient, due to the relatively high speed at which it can be acquired and due to the possibility to apply it to different structures. Development and structure of the necessary linguistic rule base are presented using sinusoidal composite material made of aluminium as an example. The expert system optimized according to the given design parameters determines the optimal cutting speed for the desired cutting contour.     

全频段亚纳米精度氟化钙材料加工

考虑用CaF_2材料制作投影光刻物镜可以明显提高其性能指标,本文研究了CaF_2材料加工工艺的全流程,以实现CaF_2材料的全频段高精度加工。首先,利用沥青抛光膜和金刚石微粉使CaF_2元件有较好的面形和表面质量。然后,优化转速、抛光盘移动范围、压力等加工工艺参数,并使用硅溶胶溶液抛光进一步降低CaF_2元件的高频误差,逐渐去除加工中产生的划痕并且获得极小中频误差(Zernike残差)和高频粗糙度。最后,在不改变CaF_2元件高频误差的同时利用离子束加工精修元件面形。对100mm口径氟化钙材料平面进行了加工和测试。结果表明:其Zernike 37项拟合面形误差RMS值可达0.39nm,Zernike残差RMS值为0.43nm,高频粗糙度均值为0.31nm,实现了对CaF_2元件的亚纳米精度加工,为研发高性能深紫外投影光刻物镜奠定了良好基础。     

Fuzzy‐Logic Based Knowledge Representation for Water Jet Cutting of Light‐Weight Composites

The process of water jet cutting has advantages over laser beam cutting, especially in the case of temperature‐sensitive materials. Together with the foam and cellulose material processing, the processing of composite materials of lightweight structures is becoming more and more important. In order to meet given requirements, these sandwich constructions can have various types of cover layers (defined by e.g., sheet thickness and material) and consist of core materials (differing e.g., in geometry or in structure).

Unlike simple sheets, multilayer structures have greater influence on the cutting result. When the process is planned, the CAD/CAM‐systems must take all sheets of the composite material into account in order to avoid manufacturing problems. Due to the great variety of composite materials and desired contours, the necessary knowledge or experience must be efficiently represented. There is no universal system model for all these variations. This paper suggests a fuzzy‐logic theory to build up a knowledge base for the water jet cutting of composite materials. The knowledge contained within the fuzzy‐logic base proves to be efficient, due to the relatively high speed at which it can be acquired and due to the possibility to apply it to different structures. Development and structure of the necessary linguistic rule base are presented using sinusoidal composite material made of aluminium as an example. The expert system optimized according to the given design parameters determines the optimal cutting speed for the desired cutting contour.