超薄不锈钢基板CMP抛光头的改进

介绍了化学机械抛光过程中传统的工件夹持方式,针对传统夹持方式在夹持超薄不锈钢基板等柔性工件时存在的缺点,设计了一种新的CMP抛光头,该抛光头采用真空吸盘吸附工件。同时设计了相应的真空气路系统,保证抛光头响应速度和对工件夹持的可靠性。通过ABAQUS软件分析了超薄不锈钢基板在抛光过程中的变形及其与抛光垫之间的接触压力,得到真空吸盘的合理结构。最后采用改进后的抛光头进行不锈钢基板抛光实验,并对比基板抛光前后表面质量验证抛光头的有效性。     

基于导磁粉末的夹持系统研究

针对整体结构件在加工时装夹精度不高的问题,提出了一种基于导磁粉末的夹持系统。介绍了该夹持系统夹持工件的基本原理,并将其与磁力吸盘相比较,从夹持原理上分析了该夹持系统的优越性。利用有限元软件对这两种夹持方法进行了二维建模,定性地分析了工件周围的磁场分布。从理论上分析了不同磁性的工件在基于导磁粉末的夹持系统中的夹持力产生机理,通过实验测定了在相同激磁装置下这两种夹持系统对磁性工件的水平和垂直夹持力,并利用有限元分析软件分析了工件在这两种夹持系统下的最大变形量。研究结果表明,基于导磁粉末的夹持系统对于不同磁性的工件均能可靠地夹持,磁力线经过导磁粉末形成回路,使得工件的变形量更小;基于导磁粉末的夹持系统比磁力吸盘更加优越,更易于实现工业自动化。     

非接触搬运吸盘系统研究EI北大核心CSCD

为解决单进气嘴气动旋涡流式非接触气爪由于型腔内气旋单一方向转动而引起的吸附不稳定性问题,提高气爪吸附性能和稳定性,设计了由6个单进气嘴气爪组成的非接触搬运吸盘装置。首先介绍了气爪的工作原理以及气爪型腔内部的流场仿真分析特性;然后根据仿真分析结果对吸盘整体结构进行了设计,并且应用3D打印快速成型技术对吸盘结构进行了加工和装配;最后对单个气爪和吸盘的供气压力—负压关系、流量关系和吸附性能的实验测量结果进行了分析,确定了吸盘的吸附性能。实验表明,当气膜间隙为0.6 mm,吸盘进气压力为0.3 MPa时,其吸附力达到7.8 N,吸盘整体转矩为4.5 N·mm,相比单个气爪的转矩9.5 N·mm减小了52.6%。     

非接触搬运吸盘系统研究

为解决单进气嘴气动旋涡流式非接触气爪由于型腔内气旋单一方向转动而引起的吸附不稳定性问题,提高气爪吸附性能和稳定性,设计了由6个单进气嘴气爪组成的非接触搬运吸盘装置。首先介绍了气爪的工作原理以及气爪型腔内部的流场仿真分析特性;然后根据仿真分析结果对吸盘整体结构进行了设计,并且应用3D打印快速成型技术对吸盘结构进行了加工和装配;最后对单个气爪和吸盘的供气压力—负压关系、流量关系和吸附性能的实验测量结果进行了分析,确定了吸盘的吸附性能。实验表明,当气膜间隙为0.6 mm,吸盘进气压力为0.3 MPa时,其吸附力达到7.8 N,吸盘整体转矩为4.5 N·mm,相比单个气爪的转矩9.5 N·mm减小了52.6%。     

非接触式真空吸取动态过程试验研究

建立吸盘吸取工件的动力学模型并进行了理论分析和Simulink仿真,在此基础上搭建位移测试系统,通过试验测试了不同供气流量、初始吸取间隙、工件质量等工况条件下工件的位移变化曲线,分析各因素对工件被提升动态过程的影响,为非接触式真空吸盘的实际应用提供了理论和试验基础.     

等截面试样极限拉力测试中夹持强度的随机分析

等截面试样的极限拉力测试是一种技术性很强而又应用很广的试验,用确定性模型分析不能给出试验的夹持原理,需要借助随机统计分析,才能得到进行试验的依据.文中从一般拉伸试验的夹持条件出发,首先分析试验过程中的夹持压力、摩擦特性、试样的几何尺寸等因素之间的约束关系,再根据等截面试样的统计特征,建立随机分析模型,推导不同条件下进行试验的有效概率计算公式.对概率计算公式中影响试验的各种因素进行分析,结果表明,塑性材料的极限拉力测试有效概率与夹持压力的分布和试样极限拉力最大值最小值之差有直接关系.夹持压力的分布不仅影响有效概率,而且影响薄弱环节的位置.试样极限拉力最大值最小值之差越大,测试成功概率越大.在给定夹持压力分布条件下摩擦因数、夹持接触面积越大,越有利于测试结果的合理性.     

颗粒物塑形负压吸盘的设计与研究

 在气压传动系统中，负压吸盘是实用有效的真空元件。大多数负压吸盘针对平面形接触面而设计，无法保证粗糙表面的气密性。为解决这一问题，提出一种基于颗粒物塑形原理的负压吸盘。该吸盘利用刚度可控的阻塞技术，将颗粒物填充于硅胶软膜内，并在软膜内部镶嵌类软骨结构。当吸盘与平面物体接触时，硅胶气囊充气膨胀并贴合物体表面三维轮廓。完全贴合后固化颗粒物并利用负压实现适形吸附式夹持，适用于多种材质和形状的表面。通过对光滑表面物体和粗糙表面物体的吸附测试，验证了吸盘的气密性和适形能力。负压塑形吸取技术方案可为气动真空元件的设计提供有益参考。     

旋涡流非接触气爪结构优化设计

为提高单进气嘴非接触气爪的吸附性能和气爪结构加工的方便性,根据气爪型腔内部流场特性和3D打印原理,提出了一种基于3D打印技术的旋涡流气爪结构优化设计方案。基于对非接触气爪工作原理的理论分析和气爪型腔内部流场特征的仿真研究,以提高气爪吸附性能为目的对气爪型腔结构进行优化设计,应用3D快速成形加工技术加工出通过仿真计算设计的气爪结构模型。实验结果表明：优化后的气爪型腔产生的负压比优化前负压增大一倍,气爪的吸附力提升57%,在气爪加工方面,采用3D打印技术比传统的机械加工技术更具便捷性,且气爪型腔内部复杂结构更容易被加工出来。     

重载夹持装置接触力的封闭性

对钳口欠约束的重载锻造操作机夹持机构的结构特点进行分析,指出重载夹持装置夹持接触力的封闭性及优化计算的重要性和困难性。在比较分析重载夹持操作和多指手抓取作业的力封闭性特点基础上,将重载夹持装置的钳口与锻件接触界面之间复杂的分布式动接触作用等效为接触约束区合成的集中力的摩擦点接触模型,基于BUSS等发现的摩擦点约束与正定对称矩阵的等价性,研究重载夹持装置的力封闭性判别方法。结合重载夹持接触的特点,对动态作业过程中满足力封闭条件的夹持接触界面的等效合力接触点位置进行搜索,并采用线性约束梯度流的迭代优化算法实现对钳口接触力的优化和所需最优夹紧力的计算。仿真和试验结果的比较分析表明计算方法的有效性。     

受拉构件的等强度夹持原理

夹持或锚固是机械工程和结构工程中一种对受拉构件进行约束的常见方式,是一种借助摩擦力对受拉构件的位置或运动进行限制、固定的形式.研究夹持段的强度并保证夹持有效,对机构或结构的正常工作是至关重要的.从一般拉伸构件工作的夹持条件出发,依据工作过程中夹持压力、摩擦特性、夹持段的几何尺寸等因素之间约束关系建立夹持段的力学模型.借助模型和摩擦极限状态的平衡原理、材料的等强度原理,导出脆性材料、塑性材料的夹持段的断面几何尺寸、夹持压力、工作轴力之间的微分方程.讨论不同形式的边界条件,给出圆断面与矩形断面受拉构件在不同条件下的夹持压力分布、断面分布以及夹持段长度的计算表达.