隨著全球光電產(chǎn)品需求量的快速增加及裸眼3-D等新興技術(shù)的發(fā)展,對光電系統(tǒng)關(guān)鍵元件之一的光學器件的需求量逐步加大,同時對其技術(shù)要求也在不斷提高。因而大面積、高表面質(zhì)量及高尺寸精度的光學微結(jié)構(gòu)陣列制造技術(shù)成為當今研究熱點之一。Roll-to-Roll復制加工技術(shù)以其高精度、高效率、低成本等優(yōu)點得到各國學者的關(guān)注并對其進行了深入的研究。目前本課題組研制了國內(nèi)首臺輥筒模具超精密加工機床,從機床硬件設備搭建到加工工藝等方面展開了系統(tǒng)性研究。本文研究了工藝參數(shù)對光學微結(jié)構(gòu)表面質(zhì)量的影響規(guī)律,解釋了機床熱場分布引起節(jié)距誤差的原因,設計了誤差補償系統(tǒng)用以提高光學微結(jié)構(gòu)加工精度。首先,對輥筒模具超精密加工機床光學微結(jié)構(gòu)加工表面質(zhì)量影響因素進行研究。通過理論推導給出了適用于所加工光學微結(jié)構(gòu)的切削力模型,并通過切削力測試實驗對模型的準確性進行了驗證。為了得到較好的光學微結(jié)構(gòu)表面質(zhì)量對機床動態(tài)性能進行調(diào)試,通過對比性工藝實驗給出了各切削參數(shù)對光學微結(jié)構(gòu)表面粗糙度的影響規(guī)律,并依據(jù)切削力模型對其成因進行了分析,得到了微結(jié)構(gòu)陣列加工的合理切削參數(shù)。之后完成了圓點陣列、橫槽及斜槽的加工實驗。其次,針對整圓周橫槽微結(jié)構(gòu)加工閉合處會出現(xiàn)節(jié)距突變的問題進行了詳細分析。為了提高輥筒模具光學微結(jié)構(gòu)的加工精度,對直線導軌系統(tǒng)進行了熱變形分析;通過計算得到液體靜壓導軌系統(tǒng)各熱源生熱功率,根據(jù)液體靜壓導軌的結(jié)構(gòu)特點提出了有限元分析中的油膜等效替代方法,建立了有限元分析模型。之后應用有限元軟件對機床直線導軌系統(tǒng)進行了熱-結(jié)構(gòu)耦合分析,得到了其直線導軌系統(tǒng)熱變形誤差,并給出了改善輥筒模具加工機床光學微結(jié)構(gòu)加工精度的方法。分析結(jié)果證明了閉合處節(jié)距誤差較大的原因主要為機床的熱誤差。最后,依據(jù)分析所得的節(jié)距誤差成因,從控制系統(tǒng)及加工工藝兩個方面對節(jié)距誤差補償進行了研究。從控制系統(tǒng)角度設計了誤差補償系統(tǒng)的軟硬件,并對誤差補償系統(tǒng)進行了驗證性實驗。從工藝角度對光學微結(jié)構(gòu)加工的節(jié)距誤差影響因素進行研究,并對閉合處的節(jié)距突變進行分析,得到了均化閉合處節(jié)距誤差的合理工藝方法。為了驗證節(jié)距誤差補償研究的正確性,將誤差補償系統(tǒng)和分析所得的工藝方法同時應用于微結(jié)構(gòu)刨削加工中進行驗證性加工實驗,獲得了節(jié)距精度較高的整圓周微結(jié)構(gòu)陣列表面。
【學位單位】：哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2017
【中圖分類】：TH74
【部分圖文】：

典型微結(jié)構(gòu)功能表面

圖 1-2 聚光型太陽能系統(tǒng)（CPV）原理圖 圖 1-3 裸眼 3-D 成像示意圖[20圖 1-4 為液滴在平整硅片表面與具有 V 型槽結(jié)構(gòu)的硅片表面的形貌外觀從圖中可以看出平整硅表面接觸角僅為 51.4°，而在具有 V 槽的表面接觸經(jīng)達到 142.3°，因而硅片表面具有 V 槽后其濕潤性得到了巨大提高。同的增大也說明了其表面疏水性得到了很大的提升；參考文獻[22-23]中給

圖 1-2 聚光型太陽能系統(tǒng)（CPV）原理圖 圖 1-3 裸眼 3-D 成像示意圖[20圖 1-4 為液滴在平整硅片表面與具有 V 型槽結(jié)構(gòu)的硅片表面的形貌外觀從圖中可以看出平整硅表面接觸角僅為 51.4°，而在具有 V 槽的表面接觸經(jīng)達到 142.3°，因而硅片表面具有 V 槽后其濕潤性得到了巨大提高。同的增大也說明了其表面疏水性得到了很大的提升；參考文獻[22-23]中給
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本文編號：2837140