板料成形模具快速制造技术研究

将快速原型技术与金属电弧喷涂技术相结合，开发一种新的板料成形模具快速制造方法。介绍了该方法的关键工艺和实施步骤，并通过具体实例对该方法进行验证。实践表明，该方法制模周期短、成本低，模具综合性能好，在复杂冲压模具试制、冲压件小批量生产中具有很好的应用前景。     

基于RP的骨组织工程支架构造及生物学特性分析

应用三维CAD软件设计支架和相应的模具结构,通过光固化快速成形技术制造出树脂模具,并在模具中填充磷酸钙(CPC)生物材料,然后通过热分解方法去掉树脂模具,得到具有可控微管道结构的骨组织工程支架。该方法克服了传统构造方法中支架内部微管道结构不可控的缺点,为制造出更有利于细胞/组织长入和成活的支架三维空间结构提供了一个更理想的方案。INSTRONMicrotester试验设备上测得支架的最大抗压强度为7.12MPa;测得其表面粗糙度Ra=2.16μm。扫描电镜观察支架表面微结构特征,能谱分析测出支架中所含钙元素和磷元素的摩尔比是1.59∶1。结果表明所构造的支架具有良好的生物学特性。     

低成本快速成型机二维工作台运动特性研究

对低成本快速成型机中工作台的运动特性进行了研究.根据工作台的运动特点,对工作台的运动进行了合理的简化,推导了工作台运动的位移传递函数,以及在工件的边缘处,运动的不均匀产生的惯性冲击.通过仿真和实时跟踪的方法,针对厚壁工件成形中扫描速度及加速度对工作台运动的影响进行了研究.结果显示速度的变化对于工作台的振动并没有明显的影响,但是随着速度的提高,工作台的运动惯性将随着增大.运动加速度将影响到工作台的惯性力的大小,随着加速度的提高,输出速度的波动增大.     

高速高加速度下的进给系统机电耦合

高速高加速度进给对数控机床提出了更高的要求,也增加了对机电耦合的研究难度。从理论分析和仿真的角度,分别对高速高加速度下,伺服系统、机械系统以及切削力的频率特性以及其时变特性进行分析,探究高速高加速度对进给系统机电耦合的影响。结果表明,随着速度和加速度的增大,机械系统的质量分布会随着位置的不同发生偏移;丝杠螺母副以及轴承副的轴向刚度随着加速度的不同而不同,并且随着加速度的增大,存在刚度突变点;伺服输出力频率特性受电感非线性的影响也发生变化,随着速度的增大;伺服输出力的频率成分增大,频率幅值增大,随着加速度的增大,伺服输出力的频率不变,幅值增大;刀具安装偏置对切削力的影响更加明显,切削力谐波成分增多;各个系统间的相互作用变得更加复杂,机电耦合对运动精度的影响更加凸显。     

基于金属3D打印技术成形嵌套零件工艺研究

针对传统采用多个零件拼接而成具有悬垂嵌套结构的零件,提出了金属均匀喷射熔滴沉积"双喷头"3D打印成形工艺,开发了金属微喷熔滴沉积成形试验平台,通过对新型支撑材料的配比和成形工艺研究,实现了金属以及支撑材料成形的联动控制,成形出较高精度悬垂嵌套的金属制件,与传统成形工艺相比,具有成形周期短,制造成本低等优点,实现了此类零件的即用即打,此类零件成形提供了实现的途径与条件.     

复杂断层轮廓集分段分面三角化表面重构

针对多嵌套、多分支任意复杂断层轮廓集的三角化表面重建,提出一种基于轮廓拓扑分类编码和结构识别的分段分面表面重构方法(DS-P).通过设计一种拓扑编码方案,提出确定轮廓匹配关系、分支及分支类型的准则;讨论了多轮廓合并、单轮廓分裂及嵌套分支、连通分支处理方法;设计了任意复杂断层轮廓集表面重建的软件系统架构和工作流程.实验结果表明,该方法应用简单、运算效率高、可靠性强.与经典方法和BPLI方法相比,文中方法不仅能更好地处理轮廓匹配中的二义性及分支问题,还能有效地解决导致BPLI方法失效的投影面内边重叠和多重交叉、轮廓嵌套、轮廓严重偏置、轮廓线释放等情况下的表面重构问题.     

平视场激光矢量扫描技术研究

介绍了激光矢量扫描获得平视场的方法；进一步导出了在前置扫描中残余畸变的校正公式、在后置扫描中扩大直线转换器动态聚焦范围的光学设计公式和扫描畸变的校正公式．通过对二维振镜矢量扫描的几何分析，得出下列结论：使用线性扫描物镜的前置扫描虽能消除离焦，但存在扫描的残余畸变；使用直线转换器的后置扫描只能用于小视场离焦校正，对扫描畸变并无校正作用     

基于湿法刻蚀的MEMS压印模版制作

介绍了一种基于玻璃湿法刻蚀低成本的MEMS压印模版制作工艺,工艺中以单层光刻胶作为刻蚀掩模,重点研究了改善刻蚀图形几何轮廓和提高表面质量的方法。在对钻蚀形成机理进行分析的基础上,通过对比偶联剂不同涂敷方式及不同蒸镀时间对刻蚀结果的影响,优化了硅烷偶联剂的涂敷工艺,使钻蚀率降低到0.6,图形几何形状得到改善。分析了刻蚀生成物的溶解度,采用HCl作为刻蚀液添加剂对刻蚀产生的难溶物进行分解,提高了表面质量。对刻蚀表面缺陷的形成原因进行了分析,采用厚胶层工艺消除了表面缺陷。利用该工艺制作了图形特征尺寸为100μm的MEMS压印模版,并进行了初步压印实验,得到了很高的复型精度。     

分步式压印光刻研究

针对微纳制造中光刻环节的光衍射限制，讨论了可能成为下一代光刻技术路线的压印光刻。通过对比热压印、微接触转印及常温压印的技术特点，设计了一套低成本、结构简单的紫外光固化常温压印光刻机构。其大行程纳米级定位、纳米级下压系统消除了压印过程中的机构热变形误差、驱动间隙、蠕动误差等，具有分步式纳米级驱动多场压印及纳米级下压加载能力，可实现多次重复高保真图形复制。     

一种低功率实现高表面质量的细丝增材制造试验研究

针对在轨制造功率约束与金属增材成形高能量输入的矛盾问题,提出一种激光焦耳复合热源金属细丝增材制造工艺,激光功率仅约50 W,成功制造了宽高比高达40的薄壁结构,使用焦耳热加热丝材可以大大减少激光的功率,从而控制总的热输入,并对成形过程进行有效的热量管理,引入热阻概念进行递变参数优化的方法,有效减小了增材制造特有的台阶效应,成形件表面质量好,表面粗糙度Ra小于5 μm,优于激光选区熔融（Selective laser melting,SLM）工艺,同时,成形件无气孔和裂纹等缺陷,成形件的抗拉强度、致密度以及硬度分布等性能指标,也很接近制造原材料。结果表明,该激光焦耳细丝沉积（Laser Joule fine wire deposition,LJ-FWD）工艺,可以成为高表面质量零件增材制造的一个有吸引力方案,特别适合应用于太空在轨增材制造的快速成形。