摘要：机器人辅助轮带磨削是一种基于计算机控制光学成形技术的确定性加工方法,具有成本低、柔性好、智能程度高且操作空间大的优点,因此机器人辅助轮带磨削作为一种较低成本的高精度、多自由度加工方法逐渐受到关注。文中介绍了所设计的机器人辅助轮带磨削系统结构及其加工原理,装置通过气动系统进行输出压力的柔顺控制。研究了任意加工姿态下机器人辅助轮带磨削中的恒力加载问题,分析了轮带磨削工具悬臂组件重力分量对其末端输出接触力的影响,建立了末端执行器的重力分量模型,并提出了基于姿态传感器的重力补偿控制方法,能够实现0~63 N范围内的恒力控制,并且最大压力波动小于1.82%,重力补偿系统的响应时间小于300 ms,实现了轮带磨削工具在任意姿态下的恒力加载。最后,根据Hertz接触理论和Preston方程完成了磨削工具在工件接触区域内的压强分布和速度分布分析,建立了轮带磨削工具的去除函数模型,并对碳化硅曲面与硫化锌非球面进行修形磨削实验,验证了装置加工的稳定性。

摘要：针对能量天平试验中力矢量加载引起悬挂系统持续摆动给测量引入系统误差的问题,提出一种同时兼顾悬挂线圈和砝码托盘的精密被动电磁阻尼器。该电磁阻尼器基于磁场的涡流效应,由金属阻尼片和永磁体组成。为了避免置于磁场中的弱磁性阻尼片给天平称重引入附加力,阻尼片由抗磁性材质和顺磁性材质按一定比例采用“铜-铝-铜”三层复合结构组合而成,复合型阻尼片在磁场中静止时受力被抵消。此外,为了避免阻尼器泄漏的强磁场磁化精密金属砝码,电磁阻尼器外设计组合式磁屏蔽罩:内部单层电工纯铁屏蔽罩和外部双层坡莫合金屏蔽罩。设计的阻尼器及其屏蔽罩进行有限元仿真分析、试验验证,结果表明,复合阻尼片静止时,固有力约为0.92μg;电磁阻尼器在称重砝码位置的外泄磁场约为5.04μT,小于地磁场量级;阻尼器将原有悬挂系统摆动时间缩短约88.3%;设计的阻尼器总体满足能量天平试验要求。

摘要：设计制造了一种新型的,适用于大型超精密机床的导轨卸荷系统。分析了卸荷系统中弹簧数量对卸荷系统性能的影响,并设计了连接卸荷浮板与导轨负荷的卸荷弹簧机构用于精确调整卸荷量的大小,并测试了卸荷弹簧的刚度。设计了卸荷浮板结构并对其在不同供气压力下的气膜厚度、气膜刚度与承载能力进行了计算,设计并校核了卸荷梁。用单尺反转法,测试了卸荷系统作用下的主导轨直线度精度,当卸荷量为1200 kg时,主导轨直线度为0.375μm/600 mm;在卸荷系统作用下,该机床加工出了1000 mm的铝件,表面粗糙度Ra达到了12 nm。实验结果表明,本文设计的卸荷系统机构,能够保证超精密机床主导轨达到高精度的直线度要求。

摘要：多线切割技术是半导体硅片加工产业中的一个新生力量,它以独特的优势迅速成为当前硅切片加工中最先进的方法。机床结构的动态性能直接关系物料的加工质量,为保证机床运行的稳定性,本文对整机动力学性能进行分析,研究机械结构的合理程度。建立本体结构三维模型后,应用有限元方法基于ANSYS软件求解模态,得到各阶固有频率和振型;运用动力学软件ADAMS分析机械系统振动特性,求得机床各关键部件的频率响应。对机构设计的正确性做出理论判断,并为进一步改进指出方向,有利于提高多线切割机的性能和提高加工质量。

摘要：为了实现新型红外陶瓷ALON高陡度薄壁保形非球面的超精密磨削加工,首先根据ALON的材料属性和高陡度薄壁保形非球面的结构特性,进行了其超精密磨削加工工艺性分析,并基于有限元计算方法,完成了面向ALON高陡度薄壁保形非球面的精密夹具的设计以及关键参数的优化。然后完成了ALON的超精密磨削工艺实验,工艺实验结果表明减小工件转速和砂轮粒度都会降低ALON的平均表面粗糙度Ra值,但砂轮粒度对磨削后ALON的表面粗糙度影响更显著。最后实现了ALON高陡度薄壁保形非球面的超精密磨削加工,磨削后的ALON高陡度薄壁保形非球面的面形精度PV值为2μm,表面粗糙度Ra值可达8.6nm。

摘要：针对乌氏干涉仪条纹信号调整难、用肉眼读数难等问题,提出将He-Ne激光作为乌氏干涉仪光源的设计,得到了高质量的干涉条纹信号,并采用光电转换方法将条纹移动信号转变为电信号实现了微位移的高精度测量。设计了光电信号检测电路,利用双门限整形电路标定出整形方波,克服了干涉信号在设定比较值附近抖动引起误处理的缺点;提出了辨向细分电路,在1路干涉条纹信号下,提取了具有正交性的2路电子信号,实现了干涉条纹的移动辨向与信号细分。按此方案设计并搭建了一套激光干涉检测实验装置,用2个计量差值为5μm的标准量块,对激光干涉检测装置进行了标定,在电路为4细分的情况下,该装置测量分辨率达79 nm;解决了乌氏干涉仪自动读数的问题,提高了乌氏干涉仪的测量精度和准确性。

摘要：2BZXJ系列插装式精量播种机配备的排种器在大豆的小区育种过程中,由于护种板结构较长导致出现严重的存种、混种现象,且排种初期存在一定的机具空行程;同时由于排种方向与播种机前进方向一致,导致种粒落地滚动弹跳落点位移较大,株距合格率低。针对上述问题,本研究设计一种改进型育种专用排种器,去掉护种板,增设清种刀以及导种凹槽用以解决存种、混种以及机具空行程的问题。通过建立投种位置的理想数学模型,同时结合排种盘实际结构,确定最佳排种位置以解决种粒落地滚动弹跳位移过大、株距合格率低的问题。利用离散元仿真软件EDEM进行仿真对比试验,模拟排种过程得出种子各阶段运动规律。仿真结果表明:改进型育种排种器投种更早、种粒落地平均位移减小至原平均位移的46%,位移均方差减小至1.95 mm,平均位移波动更小,株距更稳定。田间试验结果显示,改进型育种排种盘内无残留种子,播种带提前;当播种机具作业速度为0.7 m/s、排种器转速24 r/min、株距为7 cm时,粒距合格指数整体提高6.80%、重播指数减少3.40%、漏播指数减少3.41%,试验结果验证仿真结果的正确性。