基于SOPC技术的微细电火花加工电源的研究

针对目前微细电火花加工放电状态复杂、难确定和集成性不足等问题,设计了基于可编程片上系统(SOPC)技术的微细电火花脉冲电源。电源可发送加工脉冲信号,采用并行数字采集信号模块采集电压及电流信号,能判断每个脉冲的放电状态,控制伺服电机的工作,并及时切断无效有害脉冲,提高加工效率和加工精度。同时开发了电源人机交互界面,实现了电源和微细电火花加工机床的实时通讯功能。利用该电源在自主开发的多功能微细加工机床上进行微细孔加工实验,证明了所设计的电源能进行稳定高效的加工。     

基于微细电火花加工机床的微孔冲裁加工装置

为实现微孔冲裁高效、高质量加工,避免微冲头、冲模孔离线加工而引起的二次装夹问题,在实验室自行研制的微细电火花加工机床上进行微冲裁加工装置的设计。利用该装置进行微冲头、冲模孔的在线制备和冲裁加工试验,成功制备出了直径100μm的微冲头与直径110μm的冲模孔。并在厚度20μm的黄铜箔上冲裁出直径105μm的微孔。验证了该装置的可行性。     

飞秒激光进给速度对TiC陶瓷微孔加工的影响

采用螺旋打孔技术,在不同的激光进给速度下在TiC陶瓷上加工了微孔。用扫描电子显微镜分析了微孔形貌,利用能量色散谱仪研究了激光加工前后材料化学成分的变化,并结合X射线光电子能谱术(XPS)讨论了材料化学键的变化,探讨了利用飞秒激光加工TiC陶瓷过程中材料的去除机理。结果表明:所得到的微孔具有较好的形貌特征,孔边缘没有出现明显的微裂纹。微孔入口圆度达98%以上,入口直径略小于出口直径。激光进给速度对入口处孔边缘的微观形貌影响较大。进给速度较低时,激光切蚀区域出现平行的条纹状周期结构,随着进给速度的增加,表面以混沌的颗粒状结构为主。在较低或较高的进给速度下,重铸层都会出现更为剧烈的氧化现象,实验显示最佳的进给速率应在6.4μm/s左右。XPS分析显示材料的去除主要是通过多光子吸收,在加工过程中发生Ti-C键的断裂产生的Ti离子被氧化后会生成TiO2和Ti2O3。     

接插件微孔深孔电镀工艺技术

揭示了通信用高可靠电连接器微型化趋势及其对微小深孔和间隙电镀的需要,分析了镀件黑孔等镀层不良的原因,提出并验证了改善的措施,如采用超声波清洗,预镀半光亮铜,镀低应力镍,使用脉冲电镀等。系统论述了在微孔深孔电镀工艺技术方面的创新。采用超声波加振动的电镀方式,可以提高镀液的均镀能力和深镀能力,有效解决了黑孔问题。     

液体磁性磨具小孔光整加工材料去除机理及实验

针对小孔内壁光整加工技术的难题,本文提出一种新型精密研磨孔光整加工技术,以磁致相变理论为指导,从微观角度阐述了液体磁性磨具研磨孔光整加工的材料去除机理.采用"双刃圆半径"模型进行单个磨料颗粒切削模型研究,得出小孔光整加工的材料去除率数学表达式.通过实验验证了磨料粒度、入口压力、电流强度等因素对材料去除率以及表面粗糙度的影响,实验结果表明:在合适的范围内,增大磨料颗粒直径、入口压力以及电流强度有利于提高材料的去除率和表面质量.而当磨粒直径、入口压力以及电流强度选取过大时,虽然能获得较高的材料去除率,但是最终获得的表面粗糙度值并不理想.该研究为通孔零件内壁表面精密光整加工提供了有益参考.     

基于FLUENT微坑环形表面间隙流场分析

针对目前存在的以微坑表面组成的环形间隙流场的实际问题,利用FLUENT软件技术成功地对微坑环形表面间隙流场进行了三维数值模拟,且与光滑表面数值模拟结果进行对比分析。通过数值模拟方法能真实反映微坑环形表面间隙流场流动,为诸如此类型的实际工程的设计提供了理论依据。     

实用化振动切削技术——微小孔振动钻削工艺及装备

微小孔的加工一直是机械制造业中的难点，对国防制造业更是如此。研制了一种精密微小孔数控振动钻床，并采用0．4mm高速钢麻花钻头进行钻削试验，与普通钻削相比，振动钻削能提高钻头的使用寿命十几倍以上，并能提高钻头的定心能力和微孔的位置精度。     

微细钻头折断原因探讨

对微细高速钢麻花钻破坏断口进行了显微观察和测量,根据微小孔钻削实验结果,分析了造成钻头折断的原因和影响其使用寿命的因素。     

激波辅助纯钛微细群孔光刻电解试验研究

随着微机电系统(MEMS)技术的发展,近年来钛及钛合金的微细群孔加工成为国内外研究的热点。虽然光刻电解加工结合了光刻技术和电解加工两者的优点,可实现高效、高精度金属微细群孔加工。但由于钛及钛合金表面极易钝化,常规电解加工难度很大。采用有机电解液有效地解决了加工过程中的表面钝化问题。此外,为克服电解加工过程中产物难以排出造成的腐蚀不均匀等难题,进行了激波辅助纯钛微细群孔光刻电解试验研究,在厚100μm纯钛薄板上进行了群孔加工,平均孔径为371μm,材料蚀除速率达到35μm/min。实验结果表明,通过激波产生的瞬时压力扰动,能显著改善极间状态,有效提高加工稳定性和表面质量,尺寸一致性好。     

微小井眼水平伸长影响因素研究

微小井眼钻井技术是近10年提出的一项低成本勘探开发浅层油气藏的技术。微小井眼钻井技术与水平井技术结合,在薄油藏、稠油藏、边际油藏、枯竭油藏等领域具有明显的优势。由于工艺技术及装备水平限制,微小水平井眼水平延伸能力受到多种因素的制约。分析了地面装备性能、井壁稳定因素、摩阻及产能等因素对微小井眼水平伸长的影响。结果表明,水平段伸长极限随着钻井泵额定泵压、地层破裂压力及连续油管抗弯刚度的增加而增大,而经济性产能表明水平段存在最优长度。其中,连续油管与井壁的摩阻对微小井眼水平伸长的限制较大。各影响因素决定的微小井眼最大允许水平伸长值中的最小值即为微小井眼水平段的设计长度。