CO2焊接电源-电弧系统动态特性的仿真及试验

为模拟CO2气体保护焊熔滴短路过渡的动态过程、方便地研究电源动特性,利用Matlab提供的Simulink软件包时CO2焊接电源-电弧系统动态特性进行了仿真研究。在对系统作出一定近似假设的前提下,建立了电弧长度变化仿真模型、电弧动态负栽仿真模型、占空比仿真模型、主电路仿真模型,得出仿真波形,并与试验结果对比,两者具有较好的一致性,证明了所建模型的合理性,所以这种研究方法是一种很好的辅助研究手段。     

真空电子束焊接热源建模及功率密度分析

分析了真空电子束深熔焊接的热源作用形成钉状焊缝的特征,建立了峰值功率递增型旋转高斯体热源,即热源作用半径在深度方向呈高斯规律递减,热源功率密度在深度方向呈指数函数规律递增.利用该热源模型计算了聚焦状态和散焦状态下,真空电子束焊接特殊热效应的功率密度分布.结果表明,热源数学模型得到的功率密度分布规律符合理想状态下的电子束热源作用特征,可用于不同聚焦状态下的真空电子束焊接的热效应数值模拟研究.     

超声波塑料焊接机理

采用数值仿真和试验研究了超声波塑料焊接过程中不同特征温度段的产热机理.利用有限元法(FEM)对聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)材料超声波焊接过程中的粘弹性热以及摩擦热进行了计算.基于计算结果,提出了摩擦热是焊接过程的启动热源,粘弹热是焊接过程主要热源的观点.制备了相应的试件并搭建测温系统对焊接过程进行测温试验,试验结果验证了仿真结果的正确性.对焊接过程中的产热机理给出了更清晰的解释,有助于超声波塑料焊接技术进一步在精密焊接领域的应用.     

非等厚异种钢电阻点焊熔核成形的多元非线性回归模型

利用多元非线性回归正交组合的方法进行试验设计,分析两种厚度不一的异种钢板电阻点焊工艺.试验将表征非等厚异种钢材料电阻点焊熔核形状的熔核直径、熔核偏移,作为考察指标,将焊接脉冲电流、电极压力、焊接时间、热处理脉冲电流4个工艺参数,以及各参数之间的交互作用作为影响指标的因素,得到可预测熔核形状参数的回归数学模型.结果表明,优化的回归数学模型可实现该类非等厚异种钢电阻点焊接头熔核成形的较为有效的预测.在模型的基础上分析各工艺参数及各交互作用对焊点质量的影响规律,可进而对该类材料电阻点焊工艺参数进行优化设计.     

基于机器视觉的微装配控制策略及软件架构

微装配是制造由不同材料组成的复杂微系统关键技术。本文针对装配控制和软件架构等微装配实用化的重要环节开展研究。对微装配具体需求、工作流程、人机交互方式进行了分析,建立一种基于显微机器视觉的微装配平台,提出先看—后动的微装配控制模式,建立了包含任务层、策略层和行为层的控制分层架构。围绕软件可复用性,对软件部分的核心类和类之间关系进行了分析,主要采用面向对象的聚集关系构造任务层和策略层中的类,最终实现了微装配控制系统软件。利用本系统对由6个无人工标记点的微型零部件组成的系统进行了微装配实验,采用工具显微镜对所装配的微系统关键技术指标进行了测量和对比分析。实验结果表明：自动装配与手动装配的同轴度误差平均值相近,而对称度误差平均值有改善,自动装配的各项指标不确定度误差均明显优于手动装配结果,提高了所装配的微系统互换性。利用本文建立的基于机器视觉的控制方法可以有效地对复杂微系统进行装配,基于分层架构建模和开发的软件具有较高的人机交互性、鲁棒性和可复用性。     

超声波键合能量引导微结构PMMA基片的制作

为了用超声波键合的方法实现微流控芯片的封装,采用选择性键合方式在聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)基片的微沟道两侧设计、制作了能量引导微结构,用热压法在同一PMMA基片上一次成形了凸起的能量引导微结构和凹陷的微沟道。用套刻和湿法腐蚀的方法制作了复合一体化硅模具。通过正交实验,确定了优化后的热压工艺参数。实验结果表明,由于同时存在凹、凸微结构,因此优化后的热压成形温度比传统的热压凹陷结构的成形温度提高15~20 ℃,在温度为140 ℃、保压时间为300 s、压力为1.65 MPa的实验条件下,微结构的复制精度达到了99％。     

基于时间序列电流偏差因子的电源-电弧系统稳定性研究

运用偏微分近似理论,在考虑焊接外电路动态全负载情况下,对电源-电弧系统稳定性进行了模型刻画,得出系统稳定系数的数学解析式,依此定性并量化分析了系统稳定性的基本条件和最优条件。在此基础上,采用电流偏差相对转换方法,获得了动态电流偏差因子的时间序列解析表达式,进而通过偏差衰减时间方式来量化分析系统的稳定性。实验的电压与电流波形分析结果与动态电流偏差因子量化结果一致。     

基于机器视觉的微小型零件精密装配

基于机器视觉的精密装配是实现微小型零件自动组装的重要方法.所研制的基于机器视觉的自动装配系统解决了某小型产品装配中的关键问题,其中包括待装配的零件尺寸相差大、形状和特征多样、表面质量差别较大、需要同时保证组装的位置精度和形位公差等.采用Canny边缘提取、圆的最小二乘拟合、轮廓提取、质心主轴计算、图像拼接等方法实现了待装配零件的识别定位,通过设备坐标系统的转换保证了小型零件的精确装配.实验结果表明装配精度小于40μm.     

中国微纳制造研究进展

介绍了中国微纳制造领域的总体概况。从微构件力学性能、微纳摩擦磨损及粘附行为研究、典型微流体器件输运特性研究、拓扑优化技术在微纳结构设计中的应用研究、微传热学的研究和微测试方法和装置的研究具体介绍了微纳制造基础理论方面取得的进展。从设计方法、硅基微机电系统(Micro electro mechanical system,MEMS)制造工艺、非硅MEMS制造工艺等方面介绍了微系统设计与加工工艺研究进展。从物理量微传感器、微执行器件与系统、微纳生化传感与分析和微能源等方面介绍了微纳器件与微纳系统的研究进展,最后对中国微纳制造发展进行了总结和展望。     

高强匹配Gr91/12Cr1MoV异种钢焊接接头组织及性能

研究了高匹配条件下Gr91/12Cr1MoV异种耐热钢焊接接头各区的显微组织及冲击性能。结果表明:采用高匹配填充材料和焊条电弧焊方法,可获得性能良好、组织稳定的焊接接头;焊缝区的显微组织为回火板条马氏体,与Gr91母材正火+回火态的显微组织类似,但晶粒相对粗大,Gr91侧HAZ的组织主要为回火索氏体组织,而12Cr1MoV侧HAZ的组织主要为铁素体和索氏体;接头具有高的冲击韧性。