阀控非对称缸系统的稳定性分析与设计

阀控非对称缸系统存在着大量的非线性和不确定因素,这些因素对系统稳定性的影响非常复杂。本文建立了阀控非对称缸系统的非线性模型,以此模型为基础,利用多参数分岔理论分析了单一因素变化和多个因素同时变化等不同状况下系统稳定性的变化,给出了增大系统稳定裕度的设计指导性意见。     

考虑特征差异的多特征工件依次定位

现有的工件定位算法对于多特征工件按照组合特征进行定位,而实际上不同特征对于定位结果的影响是不同的。考虑到工件各个特征之间的差异,在深入研究多特征的位形空间理论的基础上,参考形位误差评定问题中多基准建立的过程以及对称工件定位算法,提出了多特征工件依次定位问题和算法,按照一定准则(如特征本身精度高低)对各个特征依次进行定位。仿真试验表明该算法更符合实际。     

高性能光学制造

聚变点火、同步辐射、光刻机、深空探测、侦察预警等高端装备要实现一系列前所未有的极端性能,并朝着多样化和复杂化的方向发展。强光元件、同步辐射反射镜、掩膜版和光刻物镜、深空探测X射线反射镜等关键光学元件是这些系统实现聚焦、极高能量输出、极高峰值功率、极端尺寸光束聚焦和纳米尺度精确图案转印等极端性能的关键。要实现这些高端装备的极端性能,对核心关键元件的光学制造提出了高精度、低损伤、低应力、洁净制造和功构一体等要求,要求实现的是多物理参数约束下的高性能。元件的性能不仅由设计约束,更受到制造水平的制约,传统的以提升精度为目标的光学制造方法面临挑战,亟待实现从高精度制造到高性能制造的跃升。高性能光学制造是指面向极端性能高端制造装备发展对材料/结构特殊、高功率/高能辐照、低缺陷和洁净制造等关键光学元件的制造需求,以服役性能精准调控为目标,通过高性能光学制造装备、工具、检测和工艺等方面的技术创新,制造特殊材料/结构或者极高功能的元件,可作业于极端性能服役环境的制造。将近年来国内外围绕光学元件和超精密零件高性能光学制造的工作进行初步凝练,总结高性能光学制造典型元件的特点、光学制造要求和光学制造技术,尝试...     

磁流变抛光工艺参数优化研究

利用正交试验法均衡搭配各个工艺参数,减少试验次数,分析了各个工艺参数对单项工艺指标的影响规律.采用灰色相关理论,重点解决了磁流变抛光多工艺指标的工艺参数优化这一难点问题,简化了优化过程,得到了工艺参数优化组合方案,并进行了试验验证.     

复杂曲面碳化钨密封零件精密磨削实验研究

碳化钨为典型的碳化物陶瓷材料,具有广泛的应用前景。其具有高硬度、高脆性及很高的耐磨性,所以难以采用传统的车削、铣削等工艺进行加工。在碳化钨工件上加工出复杂的曲面结构,并保证工件的面形精度及表面粗糙度则更加困难。为获得高表面质量的复杂曲面碳化钨密封工件,采用杯形金刚石砂轮单点磨削的方法实现碳化钨材料加工;设计压电陶瓷驱动柔性铰链微进给机构精确控制砂轮切深方向运动,从而实现复杂曲面加工的成形运动;探索最优工艺参数获得高面形精度和低表面粗糙度。分析了碳化钨磨削加工材料去除机理,以此指导柔性铰链精密进给机构设计,并规划杯形砂轮改善面形精度及表面粗糙度的磨削方法。实验结果表明:采用青铜基及树脂基杯形砂轮以45°倾角单点磨削碳化钨样件,其表面粗糙度值Ra由初始的500nm减小到15nm,面形精度RV值达到0.25μm。该装置可以在普通机床上磨削出高质量的碳化钨工件。     

小波在基于功率谱密度特征曲线评价中的应用

为了解决功率谱密度仅仅是一种强激光条件下光学元件表面质量评价指标,无法对通过加工来消除某频段误差进行确定性指导这一问题,采用小波理论对光学元件表面误差进行了分析和试验验证,在利用功率谱密度特征曲线找到表面误差不合格频率带的基础上,利用二维连续小波变换得到了能作为加工过程反馈的不合格频率带的对应区域.结果表明,利用此方法能有效地找到特定误差频段对应的区域,从而指导加工,提高加工的效率.     

确定性磁射流抛光技术

介绍一种新型的磁场辅助稳定射流的确定性精密抛光技术--磁射流抛光技术.磁射流抛光利用局部外加轴向磁场固化含有磨料的磁流变液射流束,产生准直的硬化射流束进行相对远距离的确定性精密抛光.介绍该工艺的工作原理,其次定性分析了聚束射流形成的原因,通过一系列试验验证了该工艺精密抛光深凹表面的可行性,还进行磁射流去除波纹度的试验研究,基于计算机控制光学表面成形技术进行去除函数的优化计算.试验结果表明磁射流集束性好,对于抛光距离不敏感,因此在高陡度的凹形光学零件和内腔等复杂形面的确定性精密抛光中具有潜在的独特优势.     

基于相位恢复技术的大型光学镜面面形在位检测技术

根据目前大镜加工在位检测的需求和面临的困难,把基于衍射图像检测的相位恢复技术应用到大镜面形的在位检测,建立大镜加工在位检测系统.对影响测量系统精度的主要因素以及系统的抗振动性能进行了分析和仿真,结果表明该测量系统具有较好的抗振动能力,精度接近标准球面波光源的精度.基于GS迭代算法开发了测量软件,对( 500 mm球面镜进行在位测量.把相位恢复测量结果与高精度的ZYGO干涉仪测量结果进行比较分析,结果表明在面形误差分布及误差的峰谷值(PV)和方均根值(RMS)上,两者具有较高程度的一致性,这说明相位恢复测量方法的可行性和准确性.由该方法构成的在位测量系统具有光路简单、精度较高、抗振动能力强和操作简单等特点,完全满足大镜的在位测量需求.     

磁流变抛光消除磨削亚表面损伤层工艺研究

针对传统光学制造技术对亚表面控制局限性和磁流变抛光的特点,提出用磁流变抛光替代研磨工序直接衔接磨削工序的新工艺流程。采用自研的磁流变抛光机床KDMRF−1000和水基磁流变抛光液KDMRW-2进行了磁流变抛光去除磨削亚表面损伤层的实验研究。直径为100mm的K9材料平面玻璃,经过156min的磁流变粗抛,去除50um深度的亚表面损伤层,表面粗糙度Ra值提升至0.926nm,经过17.5min磁流变精抛,去除了200nm深度的材料,并消除磁流变粗抛产生的抛光纹路,表面粗糙度Ra值提升至0.575nm。应用磁流变抛光可以高效消除磨削产生的亚表面损伤层。磁流变抛光替代研磨工序直接衔接磨削工序的新工艺流程可以实现近零亚表面损伤和纳米精度抛光两个工艺目标。     

光学镜面磁流变抛光的后置处理

分析了自行研制的磁流变抛光机床KDMRF-1000的拓扑结构以及坐标变换关系,对其进行了运动求解,建立了光学镜面的磁流变抛光后置处理算法模型。针对机床四轴联动的特点,对建立的磁流变抛光后置处理模型进行了近似处理。以球面镜的后置处理为例,推导了具有普适性的以光栅扫描方式加工光学镜面的后置处理算法,同时分析了这种近似处理引入的误差,仿真了其对不同口径和不同相对口径球面镜的影响,得到了这种近似处理算法对球面镜的加工范围。最后,对一块口径为200mm,相对口径为1∶1.6的K9材料球面镜进行了磁流变抛光实验,在不考虑边缘效应的情况下其面形误差的PV值和RMS值分别达到了65nm和9nm以下,有效地验证了后置处理算法模型的准确性以及四轴联动近似处理的可行性。该算法对各类形状和大小的光学镜面加工均有参考意义。