【摘要】：以累加思想實(shí)現(xiàn)零件制作的快速成型技術(shù)（RP），是制造技術(shù)領(lǐng)域的一項(xiàng)重大突破，它 可以自動(dòng)、直接、快速、精確地將設(shè)計(jì)思想從CAD模型，物化為具有一定功能的原型或零 件，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)進(jìn)行快速評(píng)價(jià)、修改及功能試驗(yàn)，因此，這項(xiàng)技術(shù)能有效地縮短產(chǎn) 品的研發(fā)周期。光固化成型技術(shù)（SL）是最早商品化、應(yīng)用最廣泛的RP技術(shù)，其理論、工 藝的完善及價(jià)格的降低等，對(duì)于RP的普及應(yīng)用，有著極其重要的影響。 本文在分析比較各種紫外光源主要性能及光敏樹(shù)脂的吸收光譜與光源輻射光譜匹配關(guān)系 的基礎(chǔ)上，論證了以遠(yuǎn)紫外汞氙燈輻射光源，替代He－Cd激光光源的設(shè)計(jì)方案，從而為實(shí)現(xiàn) 降低光固化快速成型設(shè)備的成本及運(yùn)行成本提供了依據(jù)；針對(duì)CPS250的光學(xué)系統(tǒng)進(jìn)行了改 進(jìn)，提出了對(duì)輻射光能量施加與否進(jìn)行實(shí)時(shí)控制的思想；首次從集光效率的角度出發(fā)，闡述 了選擇橢球集光方案的理論根據(jù)，用波動(dòng)理論深入分析了橢球集光的聚焦點(diǎn)及其附近光能量 的空間分布，同時(shí)分析了采用冷光膜技術(shù)的必要性；論述了光能在光纖中傳輸時(shí)的能量損失 問(wèn)題，分析了光纖彎曲對(duì)光能量傳輸所帶來(lái)的影響；在分析對(duì)光纖耦合輸入輸出聚焦系統(tǒng)基 本要求的基礎(chǔ)上，首次推證了耦合聚焦光斑在空間分布的理論表達(dá)式。 根據(jù)樹(shù)脂光固化的基本理論及成型過(guò)程，首次對(duì)固化成型線條掃描成型全過(guò)程進(jìn)行了詳 細(xì)分析，從理論上導(dǎo)出了勻速掃描時(shí)線條橫截面形狀的數(shù)學(xué)模型，并與實(shí)際截面形狀進(jìn)行了 比較，分析了兩者的差異；首次對(duì)掃描過(guò)程中加（減）速成型線條的縱向剖面形狀進(jìn)行了數(shù) 學(xué)建模；同時(shí)對(duì)控光思想進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究及理論分析，制作了控光快門并進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，給出 了實(shí)驗(yàn)結(jié)果。 對(duì)翹曲變形進(jìn)行了詳細(xì)分析，指出成型過(guò)程中樹(shù)脂發(fā)生變相收縮和層與層粘結(jié)產(chǎn)生殘余 應(yīng)力是導(dǎo)致翹曲變形的根本原因；首次闡述了離散點(diǎn)曝光方式、連續(xù)掃描曝光方式及掩膜平 面曝光方式的特征，在此基礎(chǔ)上，論述了各種固化方式與收縮變形之間的聯(lián)系，從力學(xué)角度 對(duì)各種固化方式下的翹曲變形問(wèn)題進(jìn)行了理論分析，并首次給出了相應(yīng)固化方式下的數(shù)學(xué)模 型及其收縮率計(jì)算公式；首次研究了掩膜曝光的二次曝光工藝，并對(duì)此進(jìn)行了理論分析，指 出合理運(yùn)用這種成型工藝，對(duì)于改善翹曲變形以及大幅度提高成型效率都具有重要意義。 在介紹了微電子機(jī)械系統(tǒng)（MEMS）基本情況的基礎(chǔ)上，首次提出了將RP技術(shù)應(yīng)用于 MEMS的思想以及平面掩膜式光固化快速成型方案；開(kāi)發(fā)了實(shí)驗(yàn)用掩膜，，設(shè)計(jì)并制作了平面 曝光成型的實(shí)驗(yàn)裝置該裝置；首次研究了將光刻技術(shù)、犧牲層技術(shù)、化學(xué)淀積鍍膜與光固化 快速成型制造技術(shù)等相結(jié)合，來(lái)制作MEMS件的工藝流程，并制作了實(shí)驗(yàn)樣件。 以應(yīng)用RP技術(shù)制作三自由度電容式微型激勵(lì)器為例，闡明了這種制造工藝的主要特點(diǎn)， 探索了復(fù)雜微機(jī)械結(jié)構(gòu)制作的新方法；詳細(xì)分析了所設(shè)計(jì)微驅(qū)動(dòng)器在靜電力作用下的靜態(tài)特 性，推導(dǎo)出了可動(dòng)極板線位移運(yùn)動(dòng)時(shí)存在穩(wěn)定平衡位置的條件及驅(qū)動(dòng)電壓與可動(dòng)極板線位移 量之間的關(guān)系曲線；給出了可動(dòng)極板吸合到固定電極上的吸合電壓，指出了分析可動(dòng)極板角 位移靜態(tài)特性的解析方法。
【學(xué)位授予單位】：西安理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2001
【分類號(hào)】：TH16

【引證文獻(xiàn)】

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3 姚海濤;非球面液滴透鏡及陣列制作平臺(tái)控制系統(tǒng)研究[D];中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué);2010年

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本文編號(hào)：2633174