均匀B样条曲面在导引雷达天线罩精密加工中的应用

导弹天线罩是薄壁复杂回转体，罩壁的电厚度的均匀性要求严格．在精密修磨天线罩内廓型面时，必须先根据测量型值点重构出内廓型面，建立精密修磨的相对参考基准．因此三维自由内廓型面的重构精度是决定天线罩精密修磨精度的关键．使用基于最小二乘法的双三次均匀B样条方法，实现天线罩内廓型面的重构，并已成功应用于导弹天线罩精密修磨系统中．天线罩的内廓型面的精密修磨结果证明：应用文中方法重构的曲面精度高、光顺性好．     

天线罩电厚度测量的运动轨迹规划及实现

为了实现高速飞行器天线罩电厚度精确、高效的测量,满足透射法扫描测量过程中罩壁任一点法线与微波波束入射线的夹角始终为布鲁斯特角的要求,本文在确定采用逐条母线方式及单母线圆环方式作为天线罩测量轨迹的基础上,研究了根据不同的测量范围参数来选择最优轨迹的方法;采用将复杂运动分解、简化及坐标变换等方法实现了既定的运动轨迹.研究成果已成功应用于飞行器天线罩电厚度测量设备中,实践证明:本文所介绍的运动轨迹规划和实现方法是可行的,既保证了测量效率,同时也为天线罩电厚度的精密测量提供了必要保障.     

周向波度密封环预变形平面研磨加工中的变形分析

端面周向波度密封是一种非接触机械密封,它具有泄漏低、刚度大和寿命长等优点,在核主泵和透平机械等旋转机械密封中有很好的应用前景。周向波度密封环端面面形非常复杂,加工极为困难。提出一种周向波度密封环的预变形平面研磨加工方法,并对其中最为关键的预变形过程进行了分析。通过对预变形过程中密封环变形特性的有限元分析,揭示了预紧力和密封环端面变形的关系,通过周期性反向扭矩的作用获得了满足要求的表面预变形。通过预变形夹具的研制和平面研磨工艺研究,完成了周向波度密封环的加工,证明了预变形平面研磨加工方法加工周向波度密封环的可行性。     

工程陶瓷磨削的微观研究

为了深入认识工程陶瓷的磨削过程,提高磨削质量,利用扫描电镜对工程陶瓷磨削表面及砂轮表面进行了微观研究。结果表明,经金刚石砂轮磨削过的工程陶瓷表面存在着致密的微裂纹及凹坑;树脂结合剂金刚石砂轮修锐后,磨粒与结合剂间有微细缝隙,因而磨削中磨粒易脱落,使砂轮表面形成孔穴。     

ULSI制造中硅片化学机械抛光的运动机理

从运动学角度出发，根据硅片与抛光垫的运动关系，通过分析磨粒在硅片表面的运动轨迹，揭示了抛光垫和硅片的转速和转向以及抛光头摆动参数对硅片表面材料去除率和非均匀性的影响．分析结果表明：硅片与抛光垫转速相等转向相同时可获得最佳的材料去除非均匀性及材料去除率．研究结果为设计CMP机床，选择CMP的运动参数和进一步理解CMP的材料去除机理提供了理论依据．     

300mm硅片超精密磨床设计与开发

硅片的超精密磨削技术主要用于硅片制备中的硅片平整化和IC后道制程中的背面减薄。随着硅片直径的增大和厚度的减小,硅片超精密磨削技术及设备面临新的挑战:大的进给速度调速范围和高的进给稳定性,对磨床进给系统的结构特性和运动性能提出了较高要求;硅片在磨削中容易翘曲变形,磨削面型精度难以保证;硅片原始厚度的增大和芯片磨后厚度的减小趋势,使硅片表面磨削的材料去除量增大,提高加工效率成为一个亟待解决的问题;硅片减薄后,其表面质量和加工变形对磨削力的变化更加敏感,监控磨削力以提高成品率的问题亟待解决。面向大尺寸薄硅片的超精密磨削技术及设备的需求,针对表面质量和磨削效率这对突出矛盾问题,以提高硅片表面质量、面型精度和加工效率为目的,作者深入研究了精密进给、     

金刚石砂轮磨削单晶硅片面形变化规律

磨削减薄过程中,硅片表面产生亚表面损伤,其中的残余应力使硅片产生翘曲变形。因此,研究无光磨磨削时的硅片面形变化规律以评价其加工质量。使用金刚石砂轮无光磨磨削厚度400μm和450μm的硅片并测量其面形。将硅片面形数据从中心向边缘沿径向分割成5个环带,分别研究其面形拟合弯曲曲率半径变化。结果显示:从中心区域到边缘区域,硅片的变形量增大,说明无光磨硅片上的残余应力变大,即磨削加工损伤增大。同时,研究还发现晶向对硅片变形有显著影响,〈110〉晶向区变形与〈100〉晶向区变形差异明显。      

直刃尖刀超声辅助切割Nomex蜂窝芯切削力分析

以直刃尖刀超声辅助切割Nomex蜂窝芯的简化模型为基础,建立基于脆性断裂力学理论的超声辅助切削动态力模型,并分情况讨论了刀具与材料间的相对运动关系。分析指出在不同振幅条件下,材料的切割破坏存在断续和连续两种形式,进而推导了切割过程中的切削力的理论公式。其中超声振幅、刀具前倾角、进给速度和超声频率等参数对材料切削力大小均有影响。在理论分析的基础上,开展了超声辅助切割Nomex蜂窝芯复合材料实验。试验结果表明,进给方向的超声振幅和刀具前倾角对切削力的影响较大：当进给方向的超声振幅从0到15 μm变化、刀具前倾角从15°到45°变化时,切削力均可降低70%~80%;进给速度和超声频率对于切削力影响较小：当进给速度从500到6000 mm/min变化12倍时,切削力仅变为1.5倍;超声频率35 kHz与15 kHz相比,切削力降低10%~30%。试验结果与理论分析结论一致。     

超声切割铝蜂窝试验研究

超声切割技术作为快速发展的加工工艺,越来越广泛地应用于复合材料的加工,尤其是以纸蜂窝材料为代表的弱刚度复合材料。开展了超声切割铝蜂窝试验研究,通过分析不同振幅、不同进给速度下的切割力、超声切割后蜂窝工件的宏观和微观形貌,验证了超声切割铝蜂窝的可行性和优势。试验结果显示,超声切割后蜂窝宏观结构无明显破坏,无明显毛刺毛边产生,提高超声振幅和进给速度可以改善蜂窝切割后微观表面形貌;刀具的超声振动可以显著减小切割力,且在相同进给速度下随着超声振幅的提高,切割力变小;在相同超声振幅下随着进给速度的提高,切割力变大,但变化幅度较小。通过对超声切割铝蜂窝过程的受力分析,讨论了超声振幅、进给速度的变化对切割力的影响规律,并与试验结果进行对比,从理论上分析了造成超声切割力规律性变化的内在原因。     

大尺寸硅片背面磨削技术的应用与发展

集成电路芯片不断向高密度、高性能和轻薄短小方向发展，为满足IC封装要求，图形硅片的背面减薄成为半导体后半制程中的重要工序。随着大直径硅片的应用，硅片的厚度相应增大，而先进的封装技术则要求更薄的芯片，超精密磨削作为硅片背面减薄主要工艺得到广泛应用。本文分析了几种常用的硅片背面减薄技术，论述了的基于自旋转磨削法的硅片背面磨削的加工原理、工艺特点和关键技术，介绍了硅片背面磨削技术面临的挑战和取得的新进展。