天线反射面表面富树脂层的精密抛光参数对表面粗糙度的影响规律

针对新一代全碳纤维复合材料天线对反射面表面富树脂层的高质量加工需求，开展富树脂层抛光工艺试验，研究抛光时间、磨粒粒径、磨粒质量分数、加载压力以及抛光转速对富树脂层表面粗糙度的影响规律。结果表明：在当前试验条件下，表面粗糙度随抛光时间的延长先减小后趋于稳定，随着磨粒粒径或加载压力的增大而增大，随磨粒质量分数的升高或抛光转速的增大先减小后增大。在此基础上形成优化工艺参数组合是磨粒粒径为25 nm，磨粒质量分数为20%，加载压力为14.1 kPa，抛光转速为50 r/min，抛光时间为1.0 h，抛光液流量为10 mL/min，用该参数组合加工可获得表面粗糙度S_a为4.73 nm的高质量富树脂层抛光表面。     

蜂窝芯超声切削技术研究进展

蜂窝夹层构件因其密度低、比强度和比刚度高等特性，广泛应用于航空航天等领域。Nomex蜂窝和铝蜂窝是广泛采用的蜂窝材料，但由于其薄壁、多孔等结构特征，在加工中容易出现撕裂和毛刺等问题。超声切削技术具有减小切削力、改善加工表面质量和提高加工效率等特点，作为解决蜂窝材料难加工问题的关键方法，近年来受到了国内外广泛关注。围绕刀具运动学和切削力模型、切削仿真、加工表面形貌与面形精度分析、加工轨迹规划方法和超声加工系统研制等方面，总结了蜂窝材料超声切削机理与工艺、超声切削系统与装备的研究现状，并对蜂窝材料超声切削技术的发展趋势与未来研究重点进行展望。     

光电化学机械抛光装置设计

针对第三代半导体材料氮化镓(GaN)光电化学机械抛光的加工需求，研制了具有紫外光照射、电压加载和机械抛光功能的光电化学机械抛光(PECMP)装置。设计了紫外光可直接照射到GaN晶片表面的抛光盘单元，加工区稳定加载电压且与装置绝缘的电气回路，抛光盘和工件盘能够独立回转的驱动机构，并且抛光盘可以往复移动、抛光压力可以可调加载。建立了PECMP装置的整机三维模型，通过静力学分析和模态分析，优化了抛光盘和龙门等关键部件结构。搭建了PECMP抛光装置，并进行了性能测试，实现了可施加的光照强度0～200 mW·cm^-2，电压大小0～10±0.1 V，绝缘电阻150 MΩ，抛光盘转速10～100 r/min，工件转速10～200 r/min，抛光盘往复移动速度1～100 mm/s，压力加载范围0～200 N，满足2英寸GaN晶片的PECMP加工需求。     

基于多目标优化的砂轮杆结构轻量化设计研究

为了得到大长径比砂轮杆合理的结构及支撑方式，保证砂轮杆满足刚度要求，通过建立大深径比孔磨削用砂轮杆的三维参数化模型，用有限元方法分析了砂轮杆的静力变形和约束模态，采用最佳空间填充试验设计（optimal space-filling design）方法构建了砂轮杆各设计变量与优化目标的二阶响应面模型，采用NSGA-Ⅱ算法对砂轮杆进行了多目标优化。经过轻量化优化设计及仿真比较，得到一种大长径比砂轮杆及支撑的合理化结构，轻量化率达到10.3%。分析结果表明：砂轮杆质量、刚度及模态均满足工程要求。     

细粒度金刚石砂轮超精密磨削硅片的表面质量

为实现硅片高质量表面的超精密磨削，研究了5000目、8000目和30 000目金刚石砂轮磨削硅片的表面质量。利用数学模型预测了硅片磨削表面的粗糙度Ra并对预测结果进行了试验验证，分析了硅片磨削表面的形貌特征；通过磨床主轴电机的电流变化对比分析了5000目、8000目和30 000目砂轮磨削过程中的磨削力变化趋势。研究结果表明：8000目砂轮磨削后的单晶硅表面粗糙度Ra小于10 nm,亚表面损伤深度小于150 nm,磨削过程中的磨削力稳定，磨削质量优于5000目砂轮，磨削过程的稳定性优于30 000目砂轮。     

基于VERICUT仿真的磨杆结构优化

针对用于加工某种非回转体锥罩的大长径比磨杆，采用加工仿真的方法来探究其在不碰撞情况下的最大尺寸。确定磨杆初始尺寸并建立三维模型，利用CATIA软件生成覆盖罩体内廓表面的加工轨迹，并开发专用后处理器来生成G代码。通过VERICUT软件完成加工仿真，根据仿真结果优化磨杆结构，缩减磨杆碰撞处直径，增大磨杆不碰撞处直径。优化后确定了磨杆尺寸长为1 855 mm，大端直径为150 mm。经过最终仿真检验，证明通过仿真方法确定了不碰撞情况下的最大尺寸的磨杆。