将高密度能量场（声、光、电、热、磁等）引入加工区域,辅助或直接形成材料去除是先进制造技术发展的一个重要方向。磁场辅助加工是能量场加工中出现较早的一个技术,其原位吸热和主动控制残余应力的特点,预示了这一技术在材料加工领域的巨大应用前景。从加工过程的磁致效应、工具/工件磁化加工、磁场辅助加工基本理论三个方面对磁场辅助加工的发...
采用微磨床及微磨具的微细磨削技术,可以实现多种材料复杂形状三维微小零件的加工,且设备体积小、能耗少、成本低,已受到国内外研究人员的广泛关注。但是目前微细磨削技术的研究还处于起步阶段,在微细磨削机理、微磨床及微磨具等方面存在大量问题需要解决。因此非常有必要深入分析微细磨削技术的研究现状、存在的问题及发展趋势。明确了微细磨削...
微铣削加工是实现具有三维复杂结构和材料多样性特征的微型零部件制造的有效技术手段,具有日益广阔的应用前景。然而由于刀具尺寸及加工参数的急剧缩减,微铣削表现出显著不同于传统铣削的加工机理。作为理解微铣削加工机理的最重要基础之一,至今已有大量关于微铣削力建模的研究,但是它们主要针对单一现象或者某几个现象进行研究,尚少有系统完善...
作为汽车产销量第一大国,我国的汽车模具加工能力远远不能适应汽车更新换型的需要,中高档轿车关键覆盖件模具铣削加工质量还达不到设计要求。通过汽车大型覆盖件淬硬钢模具的铣削加工特征和难点的分析可知,铣削过程建模与仿真分析、加工工艺系统动力学特性和铣削稳定性分析、汽车覆盖件淬硬钢模具铣削加工用刀具研制、自由曲面数控编程技术及工...
复眼透镜是光场成像系统中的关键光学元件。提出一种针对复眼透镜的新型设计加工方法：该设计方法可根据不同的相机参数,优化复眼透镜的设计参数,提高成像质量;该加工方法主要包含超精密车削加工和模压注塑两道工艺,并对车削加工工艺进行了改良。在光场相机的基础上,对光场成像中合成孔径以及数字重聚焦等关键问题进行了深入探讨。试验结果表明,...
由于碳纤维增强树脂基复合材料（Carbon fiber reinforced plastic,CFRP）宏观上呈现非均质、各向异性,细观上表现为纤维和树脂的特殊混合形态,导致其制件加工过程中极易产生分层、开裂等损伤,严重影响其制件的加工精度及承载性能。研究CFPR加工损伤产生机理并以此降低加工损伤是提高其加工质量的关键。基于宏观各向异性本构、Hashin失效起始准...
采用Berkovich压头,在纳米压痕仪上对K9光学玻璃进行了变切深纳米刻划试验。为探究摩擦因数与脆塑转变的深度,基于非线性最小二乘法对法向力、切向力关于刻划深度进行了拟合,并利用相关系数r检验其可靠性。利用AFM和SEM对刻划沟槽表面形貌进行分析,刻划过程存在弹塑转变、塑性去除和脆性断裂三个阶段。基于Hertz接触理论求得K9玻璃弹塑转变深度,...
针对光学玻璃的F-Theta自由曲面透镜加工困难等问题,提出将金刚石砂轮的椭圆环面代替圆环面,进行F-Theta自由曲面磨削加工,研究形状误差的补偿磨削方法和光学玻璃的镜面磨削工艺。根据F-Theta透镜的自由曲面建立砂轮与工件相切的刀具轨迹法向算法。采用#46粗金刚石砂轮修整成椭圆环面,提出自由曲面磨削的法向误差补偿加工模式。最后,采用#3000超...
在超精密磨削中,金刚石微粉砂轮的磨粒分布均匀性对提高磨削表面质量至关重要,为了使微粉磨粒规则排布,提出了一种采用环形磁场控制磨粒规则排布的砂轮制备方法,制备了多种金刚石微粉砂轮,使用磁场控制制备的微粉砂轮对硬质合金YG8进行了平面及非球面磨削试验。结果表明：应用环形磁场控制可使金刚石微粉砂轮的磨粒实现规则排布,极大改善砂轮加...
半导体器件制造中,工件旋转法磨削是大尺寸硅片正面平坦化加工和背面薄化加工最广泛应用的加工方法。磨粒切削深度是反映磨削条件综合作用的磨削参量,其大小直接影响磨削工件的表面/亚表面质量,研究工件旋转法磨削的磨粒切削深度模型对于实现硅片高效率高质量磨削加工具有重要的指导意义。通过分析工件旋转法磨削过程中砂轮、磨粒和硅片之间的相...
颗粒微切削的性能和行为直接影响工件的表面质量,从材料去除规律和能量变化规律的角度对颗粒微切削作用的表面创成机理进行研究,分别采用EAM势、Morse势、Tersoff势描述单晶铜原子间、工件与颗粒、颗粒刀具原子间的作用力。分析纳米尺度下颗粒切削方向、颗粒切削速度、系综温度对颗粒微切削作用,通过探讨体系动能、体系势能、体系总能对工件原子...
研究一种考虑静柔度约束的3自由度并联动力头——A3头的轻量化设计方法。该方法针对航空铝合金结构件高速铣削工艺,首先建立静柔度约束,然后建立部件柔度、质量与设计参数间的响应面模型,进而将A3头的设计问题归结为一类以静柔度和几何干涉为约束条件,以运动部件质量最轻为目标的有约束非线性设计问题,并借助多岛遗传算法（MIGA）求解。仿真验证...
自由度分析是机构构型综合、运动学和动力学研究的基础。过去的几十年,国内外学者主要对空间并联机构自由度分析开展了研究。研究比空间并联机构更加复杂的两层两环空间耦合链机构的自由度分析原理。通过推导两层两环空间耦合链机构的运动螺旋方程,建立耦合链带来的耦合关系的数学模型。基于运动螺旋方程,建立空间耦合机构中刚性子结构的判别方...
可变结构体机器人是一种基于张拉整体结构设计的新型移动机器人,由刚度较大的压杆和弹性较大的拉索构成,利用自身形变产生滚动。然而由于缺乏必要的参数分析,目前其结构设计多基于经验,滚动控制往往采用固定驱动参数,未考虑材料参数与驱动参数对机器人易滚动性、能耗、结构可靠性等特性的影响;而张拉整体结构内力耦合度高,传统动力学分析参数影...
随着海洋资源越来越受到国家重视,水下机器人已成为科研的热点。仿生机器鱼作为水下机器人,具有低噪声、对环境扰动小等特点。身体/尾鳍推进模式（Body and/or caudal fin,BCF）仿生机器鱼是指以身体/尾鳍推进模式推进的仿生机器鱼,它具有高速、高效、机动性高等优势,是近年来仿生机器鱼研制的重点。随着1994年首条仿生机器鱼的研制成功,许多优...
间隙在机械系统中是不可避免的,由间隙引起的接触非线性会严重影响系统的动态响应,使其偏离理想状态,进而降低机械系统的性能和使用寿命。若能利用系统的动态信息识别出间隙非线性参数,就能为机械系统的间隙控制提供依据。针对含间隙连续体系统,提出一种改进的恢复力-位移曲线和条件逆向路径法相结合的间隙非线性参数辨识方法。将哈密尔顿原理推...
研究用有限元节点建模方法建立考虑轴、齿轮转子陀螺效应的单级齿轮传动系统动力学模型,计算得到系统固有特性,与有限元软件和试验测量得到的结果进行对比,三种方法得到的系统固有频率具有一致性,验证有限元节点动力学模型有效性。由转子动力学稳定性理论计算得到系统的涡动临界转速等高速动态性能参数与响应特征,建立的齿轮轴系动力学模型为高...
在研究鱼类侧线感知机理的基础上,综合运用了流体动力学,边界层理论,耦合仿生学等理论,建立类似于鱼神经丘模型的神经网络模型,从数值计算和仿真分析两方面对鱼体侧线系统进行模拟,并将研究结论应用于自治水下机器人（Autonomous underwater vehicle,AUV）的导航及目标定位,为AUV导航和环境辨识提供新思路。计算机仿真结果表明,基于鱼类侧线感知...
厚壁圆筒自增强处理技术的关键在于预应力。传统的自增强处理技术采用的是机械预应力方法,即在圆筒投入使用前,对其施加超过操作压力的自增强压力,使之获得残余预应力。考虑到厚壁圆筒内、外壁存在温差时,筒壁中有热应力产生,因此针对厚壁圆筒自增强问题,提出了以热应力作为预应力的自增强技术。具体研究了圆筒壁厚、温差等对热应力与总应力（热...
飞秒激光作为一种先进的加工技术,以其“冷加工”、多光子非线性效应、突破衍射极限等特质可实现对任意材料由微纳到宏观尺度复杂三维零件的精密加工,在微纳和精密机械、微纳电子、微纳光学、表面工程、生物医学等领域展露了巨大的市场应用前景。文章重点针对近三年来飞秒激光刻蚀、切割、制孔、功能表面制备、体内加工和聚合加工的研究进展进行...
高性能表面层制造是具有特殊功能性表面层结构零件的精密制造,体现了高性能零件性能与几何参数一体化制造的特点。依据功能性表面层结构零件的性能要求所设计的几何参数和材料特性,选择表面层加工制造方法,确定加工工艺载荷的物质与能量输入条件,通过减控加工工艺的几何、结构、物理、化学等多源耦合约束,构建主动协调的材料加工载荷的应力场、...
随着3D打印的发展,模型的轻量化建模已成为该领域的一个研究热点。提出一种“弱平衡”轻量化建模方案来生成3D打印模型的内部填充结构。该方案能够根据结构分析自动生成内部密度变化的填充。该方法主要包括三个步骤：利用基于截面结构分析的方法来分析模型的应力分布及薄弱部分;利用一种混合的网格偏置技术向内部偏置模型,生成壳体模型。根据模...
针对轴承用钢球表面缺陷检测的生产需求,以实现球面全展开为目标,提出球面螺旋线运动展开原理。首先,设计实现钢球全表面展开的倾斜轴锥面驱动体,并建立其锥面模型;分析展开过程中球面上一点的运动参数,建立钢球和驱动体的接触约束模型,采用迭代法求解拟合出驱动体锥面上接触点的运动轨迹模型;为保证钢球全表面展开,进一步分析球面上接触轨迹,利...
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