强光光学零件加工误差频谱分析与控制方法研究

本文利用功率谱密度分析磁流变抛光表面的敏感频率误差,发现走刀步距与中高频误差具有直接的关联性,通过小波算法确定其分布区域后,采用大束径的光顺抛光法对敏感频率误差进行控制,测试结果表明中高频误差得到了有效控制。本研究对强光光学零件加工误差的频谱分析、表征和控制具有指导意义。     

强光光学零件磁流变抛光误差的频谱特征 与演变研究

通过分析磁流变抛光的材料去除特征、误差功率谱密度的定量计算方法、敏感频率误差的演变规律,探索误差频谱与去除函数、走刀方式、走刀步距等加工参数的对应关系,为工艺过程的合理控制提供指导。典型强光光学零件磁流变抛光的实验结果表明,通过优化工艺参数,能够大幅修正低频误差、控制中高频误差,保证0.03～8.3mm-1频段误差全部满足NIF评价指标要求。     

复杂曲面铝反射镜磁流变抛光工艺优化

采用超精密车削加工的复杂曲面铝反射镜只能满足红外光学系统的应用需求,若要满足更高需求的应用场合,需要进一步提升反射镜面形精度。磁流变抛光能够进行确定性修形,在复杂曲面加工中具有独特优势,但是复杂曲面连续变化的面形特征,在磁流变抛光时会导致去除函数不稳定,影响误差收敛效率和加工精度。从高精度复杂曲面铝反射镜的应用需求出发,提出了复杂曲面局部区域磁流变抛光去除函数的动态建模方法,给出了驻留时间求解算法,以平均曲率变化最小为原则,设计了抛光路径优化算法,针对该算法计算速度慢的问题,提出了优化策略,并通过试验进行了验证,最终加工的复杂曲面铝反射镜的面形误差为0.216λ PV、0.033λ RMS （λ=632.8 nm）。     

磁流变抛光KDP去除机理实验研究

针对KDP晶体质地软、脆性高、易潮解等不利于加工的材料特性,提出了基于潮解原理的无磨料非水基磁流变抛光新工艺,获得了表面粗糙度PV=13.7nm,Rms=1.1nm的超光滑表面。通过分析得出新型磁流变抛光通过溶解作用完成材料去除;实验证明新型液体抛光过程中,溶解作用占主导地位,机械去除作用很小,可忽略不计;去除效率随抛光区域剪切应力增大而增大,而正压力分布对去除效率没有影响。     

融合机床精度与工艺参数的铣削误差预测模型

为弥补现有五轴联动数控铣床加工飞机结构件的加工精度评估系统的不足,提出利用机床精度检测数据和零件特征及其工艺参数来构建评估指标体系,基于BP神经网络建立了飞机结构件加工误差预测模型。通过完成训练的网络权值分布,计算出各输入指标对最后评估结果的影响,并通过实例分析检验了模型的可靠性。结果表明,经BP神经网络模型训练得到的结果和样本零件的三坐标测量机测量数据基本吻合,选取的评价指标具有有效性。该评估模型能够有效地融合机床精度检测数据和零件特征及其加工工艺参数,对飞机结构件的铣削加工误差进行预测。     

连续相位板的磁流变加工技术研究

采用频谱分析法,对磁流变去除函数的修形能力进行了分析研究,以此确定加工特定频谱范围的面形所需的去除函数尺寸。成功的加工了100×100mm的连续相位板,在6小时内将其误差面形RMS值加工到52nm。     

KDP晶体的磁流变抛光工艺研究

研究了磁流变液中水含量对KDP工件表面粗糙度的影响;通过在磁流变液循环系统中控制磁流变液的参数,实现了去除函数的稳定,为修形工艺奠定了基础;在自研的KDMRF-200磁流变机床上进行修形实验,口径为Φ75mm的KDP工件面形精度由0.936λ(PV)收敛到0.321λ(PV),低频误差明显改善。     

随机行距法抑制磁流变抛光中高频误差

本文提出了随机行距法抑制中高频误差的方法,理论分析了磁流变抛光固定行距法中高频误差的产生机理,通过仿真验证了随机行距法抑制磁流变抛光中高频误差的有效性,最后通过实验验证了该法的正确性。     

磁流变流体稳定性机理分析

研究了磁流变流体体系内部相互作用机理,界面活性剂对磁流变流体稳定性的作用机理,以及对磁流变流体的润湿、分散及稳定的作用。指出弥散质粒子直径大小决定了磁流变流体稳定性机理不同于胶体体系。由于弥散质粒子直径远大于胶体体系的粒子直径,因而应用通常界面活性剂的润湿剂和分散剂作用的理论已不能解决磁流变流体的动力学稳定性问题。本文还提出了解决磁流变流体稳定性问题的新思路。     

基于BP网络模型的电机壳加工工艺参数优化

本文基于BP神经网络优良的逼近拟合特性,将BP神经网络算法引进电机壳体加工工艺过程中,使用BP神经网络模型预测电机壳体拉伸成形质量,结合电机壳体拉伸成形实验以验证BP神经网络模拟的准确性,并结合实验结果优选出电机壳体拉伸成形的最佳工艺参数,并得到最优的毛坯形状尺寸,实验结果表明电机壳体拉深成形效果良好,进一步验证了参数优化结果的可靠性。     

光学镜面磁流变抛光误差的频谱特征与分布特性研究

通过分析磁流变抛光误差的频谱特征,发现严重影响成像质量的敏感频率成分误差,采用二维连续小波变换算法确定出敏感频率误差的具体分布区域,分析其演变特征及其与工艺参数之间的关系,为修正加工提供指导,以实现精确控制不同频率成分、不同分布区域光学加工误差和改善成像质量的目的.     

倒置式磁流变抛光装置的设计与研究

针对大尺寸工件的抛光加工特点,设计了倒置式的磁流变抛光装置。详细阐述了符合磁流变抛光要求的磁场发生装置的设计原理,并对抛光区域磁场进行了理论分析、软件仿真和优化。     

光学元件抛光用水基磁流变液稳定性研究

在介绍磁流变抛光原理的基础上,分析了磁流变液所应具备的特性.通过配方试验配置了磁流变液,并对其稳定性进行了研究.配置出了沉降率达到8%且具有良好抗团聚稳定性的磁流变液,满足了光学元件抛光的要求.最后提出了进一步提高磁流变液稳定性应采取的几种可行性方法.     

复杂结构薄壁件小直径永磁球头磁流变抛光技术

针对一种复杂结构薄壁件的结构特点和加工精度要求,在磁流变抛光原理的基础上,设计了小直径永磁球头的加工工艺。本文详细分析了工件的磁流变抛光工艺要求,并在此基础上确立了工件的小直径永磁球头磁流变抛光加工方法。通过自行研制的磁流变抛光机床对工件进行加工验证实验,经过加工工件的表面粗糙度由645.8nm减小到18.7nm,表明了采用小直径永磁球头磁流变抛光方法对工件进行抛光,可以得到较好抛光表面质量,达到了工件的精度要求,进而验证了该方法的正确性。     

三坐标测量机的误差分析与处理

介绍了影响三坐标测量机测量精度的一些原因以及消除测量误差的方法。     

光学材料磨削加工亚表面损伤层深度测量及预测方法研究

针对光学材料磨削加工引入的亚表面损伤层,综合使用磁流变抛光斑点技术和HF差动化学蚀刻速率法测量亚表面裂纹层深度和亚表面残余应力层厚度。建立了亚表面裂纹层深度与表面粗糙度间关系的理论模型,以实现亚表面裂纹层深度的准确预测,并通过分析亚表面裂纹尖端应力场,预测了亚表面裂纹尖端塑性层厚度。