基于快速原型的等离子喷涂制模工艺

用基于快速原型制模技术 (RP)的等离子喷涂制模技术制造不锈钢模具。和传统钢制模具相比 ,该工艺具有模具开发周期短 ,成本低等特点 ,适于新产品的开发和单件小批量急需产品的生产。介绍这种工艺的原理 ,讨论成形的技术关键。运用该工艺完成了不锈钢快速模具试制 ,喷涂层厚度达到 5mm ,表面硬度达到 3 4 4HRC ,抛光后粗糙度达到Ra0 2 μm。     

激光内送粉熔覆表面质量研究

采用激光内送粉熔覆技术熔覆单道,探究激光功率、扫描速度和送粉率3个工艺参数对表面质量的影响,选择较优的工艺参数成形直墙薄壁件.结果 表明:激光功率对单道熔覆层表面质量有显著的影响,随着激光功率的增加,单道熔覆层上表面和侧面黏粉减少,上表面表面粗糙度降低,增大功率可以提高表面质量;随着扫描速度增大,单道上表面和侧面黏粉及表面粗糙度先减小后增大;随着送粉率增大,单道上表面和侧面黏粉及表面粗糙度增大,过小送粉率会导致熔覆层过烧,熔覆效率低.直墙薄壁件表面粗糙度为2.244 μm,侧面黏粉较少,表面波纹度为16.036 μm,表面质量良好.     

氮化硅陶瓷轴承套圈沟道超精加工工艺参数优化研究

为获得较小的沟道表面粗糙度值,通过正交实验,研究超精加工过程的工艺参数对超精加工后的氮化硅陶瓷轴承套圈沟道表面粗糙度Ra的影响。以Ra为评价指标,根据正交实验得到超精加工过程中各工艺参数对Ra的影响程度并从大到小排列,依次为超精加工时间、油石压力、工件切线速度、长行程摆荡频率以及短行程振荡频率;建议最优超精加工工艺参数组合为超精加工时间10 s、工件切线速度625 m/min、油石压力0.6 MPa、长行程摆荡频率700次/分钟和短行程振荡频率2 450次/分钟。在最优超精加工工艺参数组合下超精加工后的轴承套圈沟道表面粗糙度为Ra0.035 5μm,改善率为90.80%。     

薄镍板上Meso尺度结构的电火花线切割

研究了利用常规电火花线切割技术加工薄镍板微小结构的方法.利用慢走丝电火花线切割加工机床对厚度为0.6 mm镍板上的Meso尺度结构进行了加工试验.以机床现有的工艺条件对零件进行试切割,对试切割后的尺寸精度和表面质量进行测量分析,在此基础上通过对放电能量、冲液压力、切割速度等机床参数的调整改进加工工艺.探讨了在200 μm缝宽范围内进行多次切割的方法,并对切割次数进行合理优化、合并.试验结果表明:慢走丝线切割加工对小于机床设定厚度的薄板Meso尺度结构仍可进行稳定加工;通过多次切割的方法可提高表面质量.在200μm窄缝范围内进行5次常规切割,加工后的表面粗糙度值Ra为0.54 μm;在保证表面质量的前提下,将5次切割合并为3次切割,加工后的表面粗糙度值Ra为0.62 μm,加工时间缩短了30％左右.该技术可为电火花线切割加工其他材料薄板微小零件提供支持与参考.     

微流控芯片模芯的精密铣磨加工及其微注塑成形技术

为降低微流控芯片的大批量生产制造成本,保证微尺度流道结构的表面质量和形状精度,提出采用超硬立方氮化硼(CBN)磨棒在模具钢模芯表面精密铣磨加工制造出形状精度可控的微凸起阵列结构,然后利用微注塑成形技术高效成形制造出具有微凹槽阵列结构的聚合物微流控芯片。分析了铣磨加工工艺参数对微结构模芯表面质量的影响,通过试验和数学统计理论分析法研究了微注塑成形工艺参数对微结构聚合物表面粗糙度和形状精度的作用机制以及影响程度。试验结果表明：较优的铣磨工艺参数为主轴转速16 000 r/min,切削深度2μm和进给速率15 mm/min,此时微结构模芯的表面粗糙度Ra达到0.299μm。熔体温度和保压时间对聚合物微流道形状精度PV和底部粗糙度Ra的影响较大,保压压力次之,注射速度则最小。当熔体温度、注射速度、保压压力和保压时间分别为235℃,80 mm/s,5 MPa和9 s时,微流道形状精度达到8.950μm,微流道底部粗糙度Ra为0.055μm。     

试验参数对人工滑液边界润滑条件下超高分子量聚乙烯/Ti6Al4V往复摩擦磨损行为的影响

采用自行研制的往复摩擦磨损试验机,在法向载荷50 N、往复频率1 Hz、摩擦副接触形式为圆环外圆周/平面、初始线接触长度为6 mm、相对湿度为80%的试验条件下,研究了钛合金表面粗糙度、试验环境温度、试验延续时间、滑液成分等试验参数对UHMWPE/Ti6A14V摩擦副的往复摩擦磨损行为的影响.结果表明,这些试验参数均显著影响UHMWPE/Ti6A14V摩擦副的往复摩擦磨损行为;在环境温度20℃、25%小牛血清去离子水溶液边界润滑、180 min往复摩擦磨损试验条件下,当钛合金表面粗糙度由Ra0.04 μm增加至Ra0.06μm时,摩擦副的平均摩擦因数由0.033增加至0.096,UHMWPE试样磨损量由0.131 mm3,增加至0.149 mm3;在钛合金表面粗糙度为Ra0.06μm、25%小牛血清去离子水溶液边界润滑、180 min往复摩擦磨损试验条件下,当试验环境温度由10℃上升至37℃时,摩擦副的平均摩擦因数由0.135减少至0.077,UHMWPE试样磨损量由0.188 mm3减少至0.134 mm3.     

粉末床激光熔化成形H13钢工艺优化及力学性能研究

通过实验方法优化得到了粉末床激光熔化成形H13钢的工艺参数,并研究了成形样件的微观组织和拉伸性能。通过实验得到了H13钢单道成形的优化工艺区间:激光功率225 ~ 325 W,扫描速度600 ~1200 mm/s,通过块体实验得到优化的工艺参数为:激光功率275 W,扫描速度900 mm/s,扫描间距0.08 mm。微观组织显示为柱状晶粒,晶粒的宽度约为3 ~ 5 μm,长度约为10 ~ 40 μm。在优化工艺参数下成形试样的室温抗拉强度高达1 761 MPa,延伸率为2.72%。     

混粉电火花加工SiCP/AI复合材料的工艺研究

为解决常規机械方法难以高精度加工SiCp/Al复合材料的问题,采用混粉电火花加工方法,成功加工出乎均表面粗糙度值为 Ra0.682 μm的φ50 mm圆平面,并总结出混粉电火花加工SiCp/AJ复合材料的工艺规律,形成了一套较完整的加工工艺电参数,证明了混粉电火花加工SiCp/Al复合材料是完全可行的,在传统切削加工SiCp/Al复合材料方法之外开辟了一条新的加工途径,并为SiCp/Al复合材料的应用开辟了更广阔的应用领域.     

机床与加工科技信息

86117全苏磨料磨削研究所研究结果表明:立方氮化硼与人造金刚石和碳化硅相比,是半精磨或精磨钛合金零件的最佳磨料。其最佳工艺参数是.砂轮速度 36 m/s,切深 t=0.01～0.02 mm,并辅以充足的三钠磷酸盐水溶液冷却。用这种条件加工,保证得到高的精度和表面质量。(赵清敏) 86ll8苏州电加工机床研究所针对引进精密型腔模具精度及表面粗糙度的要求,研究了以多电极小平动量修光和分次组合加工为主的电火花加工工艺,及超声波和电动抛光综合光整加工工艺。使电加工后的型腔模精度达到±0.02mm,粗糙度Ra0.4～0.2 μm(29～10),而抛光工艺可在电加工Ra …     

激光烧结复合尼龙材料的工艺参数优化研究

研究在选择性激光烧结（SLS）过程中,复合尼龙粉末激光烧结工艺参数的优化.讨论激光功率、预热温度、扫描速度、铺粉厚度等工艺参数对制件强度的影响.采用正交试验的方法,在不同工艺参数下将复合尼龙粉末烧结成9组哑铃状试样,以强度为指标,计算出强度最好的工艺参数组合,并结合比较试件的尺寸精度得到激光烧结复合尼龙材料的最优工艺参数为：激光功率14 W,预热温度95℃,扫描速度1 400 mm/s,铺粉厚度0.1 mm.     

微纳增材制造微圆柱结构的形貌分析与工艺优化研究

针对目前亚像素微扫描的LCD式光固化3D打印技术在微纳结构增材制造中存在的典型打印瑕疵,通过优化打印工艺和分析打印结构,以提高打印成型质量和生产效率。首先,通过对打印材料后处理工艺研究,设计单因素试验并打印平板模型,分析后固化时长对零件硬度、粗糙度及形貌影响规律。其次,结合打印工艺参数,设计正交试验并打印圆柱阵列模型,分析打印层厚、曝光时间、振动次数对微圆柱成型的影响规律。结果表明：后固化时间在5～10 min时,后固化效果最优,此时表面粗糙度Ra值约为29 nm,邵氏硬度在88 HD左右。打印工艺参数对微圆柱直径尺寸影响大小排序为：曝光时间>打印层厚>振动次数。在均衡打印质量和打印效率的前提下,打印参数优化后,打印直径50 μm,高度210 μm的微圆柱结构应采用打印层厚10 μm,曝光时间2 500 ms,振动次数64 x的打印工艺参数。     

聚晶金刚石复合片的电火花线切割精密加工试验

为了提高聚晶金刚石(PCD)刀具的生产效率,改进加工表面质量并减少刃磨余量,利用慢走丝电火花线切割机床(WEDM)对PCD复合片进行了加工工艺试验.对PCD复合片进行了5次切割,并分别测量了每次加工后的表面粗糙度、富钴界面层凹槽深度及宽度和PCD层刃口加工质量.试验结果表明:PCD复合片经慢走丝线切割多次加工,能够得到较好的表面质量,在众多影响因素中金刚石颗粒大小对加工质量影响较大;其中CTH025型号和CTB010型号的最终表面粗糙度分别为Ra=0.85 μm和Ra=0.57 μm,富钴界面层凹槽的深度分别为16.3 μm和5.7 μm,刃口处切口缺陷的尺寸也与金刚石颗粒的尺寸相当.经WEDM加工后的PCD复合片的刃磨余量可控制在4～15 μm左右.     

固化紫外光胶粘剂切削性能研究

采用紫外光胶粘剂在芯轴表面固化后的精密切削技术,制备惯性约束聚变（ICF）研究中有机材料薄壁衬环。研究了紫外光粘接剂固化后不同剪切强度对加工衬环最小壁厚的影响规律,研究了主要切削参数对衬环最小壁厚和衬环外表面粗糙度的影响规律。研究结果表明,在3～10MPa的剪切强度范围内衬环最小壁厚能达到4～6μm。在主要切削参数中,进给量和背吃刀量对加工最小壁厚有较大影响。进给量对衬环表面粗糙度有一定的影响,而背吃刀量和主轴转速对衬环表面粗糙度的影响较小,固化紫外光粘接剂切削后的表面粗糙度接近Ra0．1μm。衬环内表面粗糙度取决于芯轴表面粗糙度,基本上是芯轴表面的复印。     

加装气浮飞刀铣削装置的车床改造及应用

为了实现细轴上微小平面的精密加工,研制了一套飞刀铣削装置,该装置的主轴采用空气静压轴承,回转精度为0 1 μm.将其加装在精密数控车床的工作台上,配合成组车削刀具,使工件能在一次装夹过程中,按照数控指令实现车削轮廓及飞刀铣削出微小平面,从而提高微小平面的加工精度.研究了气浮飞刀切削速度、背吃刀量和进给量等主要切削参数对微小平面表面粗糙度的影响规律.在0 4 mm×0 4 mm范围内的平面,其尺寸和位置精度±2 μm,平面度小于1 μm,表面粗糙度值达Ra0 03 μm.     

齿轮的脉冲电化学光整加工数控分度系统设计

根据成型阴极脉冲电化学齿轮表面光整加工原理,设计了工装和分度数控系统。针对该系统的特点进行了误差分析,提出误差补偿措施。在此控制系统和优化的工艺参数下,采用宽度为5 mm的工具阴极,可在5 min内把模数3、齿数33、齿宽15 mm和齿面硬度HRC50~HRC55的直齿轮齿面粗糙度Ra值从1.6μm降至0.1μm以下,齿面的表面反射率ρ(λ)由30%提高到80%~90%。     

高速微铣削铝合金表面粗糙度的多指标正交试验研究

利用小型高速精密微铣削机床在6061铝合金表面加工微沟槽结构,对加工后的试件表面质量进行研究,以试件表面粗糙度Ra、Rz值为衡量指标,利用正交试验方法分析主轴转速、刀具悬伸量、进给量和轴向切深等因素对表面质量的影响。试验结果表明：试件表面粗糙度值整体变化趋势从大到小依次为中线区、顺铣区、逆铣区。主轴转速对表面粗糙度影响最显著,而其他因素随着表面质量要求的不同有所变化。综合考虑表面质量要求,最优组合为:刀具悬伸量为18mm,轴向切深为10μm,进给量为30mm/min,主轴转速为48 000r/min时,试件表面粗糙度最小,此时表面粗糙度Ra值为0.075μm,表面粗糙度Rz值为0.579μm。     

光纤激光诱导背面干法刻蚀制备二元衍射光学元件

为了降低激光直接辐照透明介电材料的表面加工粗糙度和激光能量密度刻蚀阈值,提高微光学元件的产出率,介绍了一种用固体介质作吸收层,激光直接作用在透明光学材料上进行微纳加工的激光诱导背面干法刻蚀工艺。首先,选用95氧化铝陶瓷作固体材料辅助吸收层,应用中心波长为1 064 nm的掺镱光纤激光器,在3.2 mm厚的熔融石英玻璃表面刻蚀了亚微米尺度的二维周期性光栅结构。然后,对刻蚀参数进行拟合并探讨了激光能量密度对刻蚀参数的影响。最后,观察该二元光学元件的衍射花样图形并讨论其衍射特性。实验制备了槽深为4.2 μm,槽底均方根粗糙度小于40 nm,光栅常数为25 μm的二维微透射光栅,其刻蚀阈值低于7.66 J/cm²。结果表明,应用该工艺制备二维透射光栅,降低了激光刻蚀透明材料的密度阈值及加工结构的表面粗糙度。     

石英玻璃的微小斜孔加工技术研究

针对带孔三棱镜的技术特点,提出了孔的三阶段加工法,采用先孔后面的工艺流程,进行了带孔三棱镜的加工试验研究。试验结果表明,基于该工艺技术加工出了合格工件,其中孔的内表面的表面粗糙度为Ra0．134μm,孔口崩边尺寸〈0．3mm×0．4mm,孔的直线度为0．008mm,解决了高精度微小斜孔加工的难题,具有极高的推广价值。     

飞秒激光抛光CVD金刚石涂层表面

为了实现降低金刚石涂层粗糙度的目的,本文研究了飞秒激光功率,重复频率以及扫描速度对金刚石涂层表面粗糙度的影响,试验之后利用白光干涉仪检测抛光区域形貌以及粗糙度。试验结果表明：粗糙度随着功率的降低而减小,当功率降至100 mw以下时抛光后的粗糙度会随着功率的降低而略微的提高;重复频率对抛光后的粗糙度无显著影响;粗糙度随扫描速度的增大而减小,当扫描速度增加到1.6 mm/s之后,粗糙度会出现略微的升高。在功率100 mw,重复频率1 KHz,扫描速度1.6 mm/s的条件下,得到的粗糙度最低,约为0.14 μm,局部区域粗糙度可降至100 nm以下,并且抛光的区域相对于未抛光区域更具有致密性,基本上满足金刚石涂层低摩擦表面的要求。     

工业用数控激光切管机研制

介绍了一种新型金属管材激光切割设备.该机采用激光头轴向移动,由电动卡盘带动工件旋转的方法合成切割轨迹,实现了分段式切割,对不同直径的工件无需更换卡块,并采用辅助空气冷却的切割方法实现了低氧压切割,耗氧量比传统设备节省了2/3.该设备最大单程切割长度1000mm,切割表面粗糙度≤6.3μm,孔位精度为±0.1mm/m,辅助氧气压力≤0.15MPa.