“香港理工大学超精密加工中心”简介

￥香港理工大学制造工程系为了推动香港高科技、高增值科技的发展，香港政府工业及科技发展局通过“工业支援计划”拨款９６０万元成立了香港首家推广及应用超精密加工技术，生产精密模具以及光学产品的中心。该中心由香港理工大学制造工程系与香港生产力促进局携手成立，...     

旋印电解加工

航空发动机机匣是航空发动机重要的连接、承载部件,它结构复杂、刚性弱、材料难加工,目前存在加工变形严重、壁厚精度差等制造难题,已成为制约新型航空发动机研制和生产的瓶颈。针对薄壁机匣的制造需求,本文提出了旋印电解加工技术,该技术采用回转体电极作为阴极工具,通过工件与工具的同步对转对阳极工件逐层精确溶解去除,实现薄壁机匣的无变形精密加工成形。研究揭示了旋印电解加工阳极成形规律、难加工材料脉动态溶解机理、电解液流场分布特性等基础科学问题,突破了阴极工具设计、钛合金点蚀抑制、流场优化设计等关键技术,研制出具有自主知识产权的大型旋印电解机床,实现了大型薄壁机匣的高效精密加工,为新型航空发动机的研制和生产提供了重要的技术支撑。     

六维力/加工电流模糊控制电解加工间隙的方法

为了有效控制电解加工间隙,提高加工精度,以六维力和加工电流为模糊控制器输入的原始数据,结合在线检测加工间隙技术,得到测试间隙;设计控制加工间隙的二输入一输出的模糊控制器,把测试间隙与初始设定间隙形成偏差和偏差的变化量,作为模糊控制器的输入,机床主轴进给速度作为模糊控制器输出;在Matlab的Simulink模块中,通过对电解加工系统和模糊控制器组成的联合模型进行仿真试验,并调整加工间隙的初始设定值,得到结论:模糊控制电解加工过程稳定,鲁棒性好,加工过程很快达到平衡状态;在0.2～0.7 mm的加工间隙范围,随着加工间隙的增大,模糊控制器的超调量减小,控制效果好.     

精密微小孔电火花加工实验装置设计及试验

科学技术的发展,日益要求在各种零件材料上加工出精密微小孔。在新开发研究出的各种加工微孔的技术中,电火花打孔是目前研究探索的主要途径,并最具应用前景。本文在分析了微小孔电火花加工的必要条件后,简要介绍了自行设计研制的微型电火花打孔实验装置,和所采用的一种制造工具电极的新工艺——走丝反拷法。经过加工试验,在本装置上已能反拷出φ0.04mm的工具电极和加工出φ0.05mm深径比为8的微孔。根据试验结果,分析了放电参数、机床精度和进给控制系统的灵敏度对加工孔径、加工速度和加工质量的影响。并指出了需进一步改进和探索的问题。     

大行程纳米级分辨率超精密工作台的发展方向

讨论了大行程纳米级分辨率超精密工作台设计中的关键技术,介绍了目前国内外典型的大行程超精密工作台所采用的设计方案、材料、导轨、驱动方式、测量反馈及控制系统。分析比较后得出:利用石英陶瓷材料、气浮导轨、直线电机非接触驱动、纳米光栅尺测量反馈和开放式数控系统等技术来组建大行程纳米级分辨率超精密工作台是比较理想的方案。     

大型内螺纹的数控铣削加工

介绍大型精密内螺纹旋风铣削加工的工艺方法和编程,主要针对螺纹直径为非标准、工件材质过硬且孔数较多的大型精密内螺纹的加工。实践表明,该方法加工效率高,且可严格控制螺纹的精度。     

永磁直线电机微铣削系统的设计和性能研究

介绍了自行研制的小型超精密数控微铣削系统构成。针对该系统着重讲述采用永磁直线电机作为驱动源的精密滑台部分的结构及数控系统设计。经伺服环调节及性能实验验证,系统具有优良的动、静态控制性能,通过测定并利用统计方法计算确定系统水平进给工作台的定位精度达到亚微米级。通过微薄壁结构工件铣削试验结果表明,系统具备微细铣削加工能力,并可实现大深宽比三维微小零件的加工。最后分析了工件尺寸误差的成因。     

复合电加工修整金刚石砂轮的机理研究

金属结合剂金刚石砂轮广泛应用于硬脆材料的精密和超精密削加工，虽然金属结合剂金刚石砂轮具有优良的磨削性能，但是砂轮的修整问题却始终难以解决。本文提出了一种新的修整方法，即放电－电解修整法，对复合整机理进行了研究，并介绍了修整参数地放电电流及电解电流的影响，工艺实验的结果表明，电解电火花复合修整法能够实现金属结合剂金刚石砂轮高精度高效率的修整，具有良好的应用前景。     

数控加工仿真和验证的关键算法

提出了一种快速显示数控加工仿真高质量真实感图形的近似方法。刀具运动扫掠体被划分成一些小区域，系统计算出每个小区域的法向量并将这些向量存储在一个件中。当显示加工动画时不必再计算毛坯表面小平面的法向量，仅仅需要计算是刀具的娜部分切削了该小平面，然后从件中读出对应的法向量。中还提出了一种高效率的NC加工代码验证方法。该方法先计算z方向的误差。如果发现某些点超差，在这些点附近系统自动对毛坯进行进一步细分，计算出表面法向量的误差。     

振动进给,脉冲电流提高电解加工精度的探讨

分析了电解加工工艺目前的应用状况，介绍了一种电解加工新技术－振动进给，脉冲电流电解加工，结合试验，分析论证了此加工方式提高电解加工精度的机理，（１）加工间隙及电流周期性变化，从而减小了实际等效加工间隙，有利于提高加工精度；（２）加工，冲刷的交替性改善了加工过程，有利于采用小间隙加工，这种加工技术将有画于提高电解加工精度，扩大电解加工应用范围。     

CG-01风洞测控系统改造

改造后的CG 0 1风洞测控系统采用高速数据采集系统和智能控制技术 ,提高了测控系统的测控精度。用以太网实现计算机之间通信 ,除了模型姿态角控制和调压阀控制以外 ,将超扩段调节片和试验段可开闭壁板纳入计算机控制 ,提高了风洞运行效率。     

旋翼与机身耦合的多柔体动力学方程

在分析旋翼系统的挥舞、摆振和变距运动的基础上，应用柔性多体理论建立旋翼系统的动力学方程，并利用超单元技术建立机身动力学方程，然后根据模态综合技术建立旋翼与机身耦合系统动力学方程。同时作线性处理，计算一个简单模型的固有频率，为旋翼与机身耦合系统的振动特性和响应分析提供一种新模型。     

装有多孔介质的封闭腔体中热驱动换热的数值研究

以涡轮叶片超级冷却技术为研究背景,用数值计算的方法,模拟了离心力场下装有多孔介质的封闭腔体中的热驱动换热现象。计算结果表明,在封闭腔体中加入大孔隙率多孔介质后确实能起到强化换热的效果,采用的固体介质的导热性越好,封闭腔体中流体的热驱动能力越强,换热效果越好。而且采用导热性比较好的固体介质时,在大孔隙率范围内,随着孔隙率的减少,封闭腔体中流体的热驱动能力和换热均得到增强。     

非平行直纹面的电解磨削

为解决整体叶轮扭曲叶片型面的精加工难题,本文进行了五轴联动数控展成电解磨削的基础研究.在分析平行直纹展成电解磨削整体叶轮扭曲叶片的过切误差、得到过切误差计算公式的基础上,提出用圆锥磨轮和组合式五轴联动数控方案来消除过切误差的方法.文中还介绍了数控展成电解磨床的结构与运动、经济型多轴数控系统及其联动控制方法,并建立了电解磨削非平行直纹展成曲面的数学模型,开发了五轴联动数控展成电解磨削自动数控编程系统,对航空发动机整体叶轮的叶片型面进行电解磨削.结果表明,加工效率比手工修磨、抛光提高了12倍以上.     

背景纹影测量技术研究与应用进展

背景纹影法是2000年左右新出现的非接触式光学测量技术,可用于变密度流动的可视化和相关折射率场的定量测量。与经典的刀片式（Knife-edge）、彩虹式（Rainbow）纹影测量技术比较,BOS具有硬件搭建简单、标定方便、测量视窗不受光学元器件尺寸限制等显著优点。通过详细介绍BOS方法的基本原理与核心性能指标,并依据搭建BOS流动测量系统的思路,回顾了近年来国内外BOS技术的发展情况,最后介绍了BOS技术在超声速流动、燃烧、等离子体等复杂流动领域的应用。     

基于计算机的远程控制系统

本文着重介绍了计算机与PLC（可编程控制器）远程控制系统的设计参数设置与通讯口程序的编制。通过计算机的高级语言实现了远程人机对话与监控,该系统具备手动与全自动控制方式,操作方便直观,安全可靠。     

超高时空分辨率磁纳米测温前沿与进展

特殊条件下的远程、快速温度测量的前沿需求，对经典温度传感技术提出了挑战。磁学原理测温方法在这些领域颇具潜力，磁纳米粒子具备显著高效的温度–磁场转换效应及纳秒尺度的响应时间，可实现远程、高精度、快速的温度测量。本文综述了目前国内外磁纳米测温技术的发展现状，具体包括几种不同的磁纳米温度测量物理模型及仿真分析方法，以及相应的温度信息提取方法与测量系统设计。基于磁纳米粒子的远程温度测量方法主要原理是测量磁化率或磁化强度信号，通过Langevin磁学模型获取温度信息。多个原型实验证明了磁纳米测温技术在远程或超快速等约束条件下应用的可行性。磁纳米温度计为大功率芯片的结温测量、瞬态温度测量、穿透金属的远程温度测量以及高超声速风洞转捩点下游温度成像等极端条件下的温度测量提供了一种新的测量工具。     

液体压力激波加工技术研究

机械产品的零部件，通常需要通过成形与改性才具有所需形状及实用功能，本文提出了一种新型材料成形与改性加工的方法——液体压力激波加工。采用脉冲超声波聚焦技术，通过压电陶瓷激波发生器在液体介质中产生高能瞬时压力激波，对材料进行冲击，产生变形或表面改性。经过理论研究和试验验证，初步掌握了液体压力激波的产生、激波能量的控制和激波加工的动力学机制。这种加工方法具有能量可控性好、成本低廉和安全高效等优点，非常适合具有复杂结构和型面的中小零件加工，是一种颇具竞争力的先进制造技术手段。     

5000m特大跨度悬索桥空气动力稳定性能理论研究

为研究5000m特大跨度悬索桥的三维空气动力稳定性能,首先实现了考虑竖向、侧向和扭转向三自由度自激力和静风荷载的三维全桥全模态颤振分析方法;其次根据风洞试验获得的气动参数对宽开槽和窄开槽两种方案进行了三维颤振性能分析,并与风洞试验和二维颤振分析结果进行了逐项对比,认为二维和三维颤振分析对于5000m悬索桥有可比性;然后实现了特大跨度悬索桥三维三重非线性静风性能分析方法,并对该方案进行研究发现5000m悬索桥的动力失稳先于静力失稳出现,静风稳定性能不控制设计.最终研究结论:从三维分析的角度看,中央开槽达到足够宽度的方案与窄开槽但设稳定板的方案都能给跨度达5000m的悬索桥提供足够高的颤振失稳临界风速,并能满足世界上绝大多数台风区的要求,5000m特大跨度悬索桥的设计由空气动力稳定性能控制.