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(xué)器件的需求量逐步加大,同時(shí)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(xué)微結(jié)構(gòu)陣列制造技術(shù)成為當(dāng)今研究熱點(diǎn)之一。Roll-to-Roll復(fù)制加工技術(shù)以其高精度、高效率、低成本等優(yōu)點(diǎn)得到各國學(xué)者的關(guān)注并對其進(jìn)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(jī)床,從機(jī)床硬件設(shè)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(xué)微結(jié)構(gòu)表面質(zhì)量的影響規(guī)律,解釋了機(jī)床熱場分布引起節(jié)距誤差的原因,設(shè)計(jì)了誤差補(bǔ)償系統(tǒng)用以提高光學(xué)微結(jié)構(gòu)加工精度。首先,對輥筒模具超精密加工機(jī)床光學(xué)微結(jié)構(gòu)加工表面質(zhì)量影響因素進(jìn)行研究。通過理論推導(dǎo)給出了適用于所加工光學(xué)微結(jié)構(gòu)的切削力模型,并通過切削力測試實(shí)驗(yàn)對模型的準(zhǔn)確性進(jìn)行了驗(yàn)證。為了得到較好的光學(xué)微結(jié)構(gòu)表面質(zhì)量對機(jī)床動(dòng)態(tài)性能進(jìn)行調(diào)試,通過對比性工藝實(shí)驗(yàn)給出了各切削參數(shù)對光學(xué)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(jìn)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(diǎn)陣列、橫槽及斜槽的加工實(shí)驗(yàn)。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(jìn)行了詳細(xì)分析。為了提高輥筒模具光學(xué)微結(jié)構(gòu)的加工精度,對直線導(dǎo)軌系統(tǒng)進(jìn)行了熱變形分析;通過計(jì)算得到液體靜壓導(dǎo)軌系統(tǒng)各熱源生熱功率,根據(jù)液體靜壓導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)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(yīng)用有限元軟件對機(jī)床直線導(dǎo)軌系統(tǒng)進(jìn)行了熱-結(jié)構(gòu)耦合分析,得到了其直線導(dǎo)軌系統(tǒng)熱變形誤差,并給出了改善輥筒模具加工機(jī)床光學(xué)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(jī)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(gè)方面對節(jié)距誤差補(bǔ)償進(jìn)行了研究。從控制系統(tǒng)角度設(shè)計(jì)了誤差補(bǔ)償系統(tǒng)的軟硬件,并對誤差補(bǔ)償系統(tǒng)進(jìn)行了驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)。從工藝角度對光學(xué)微結(jié)構(gòu)加工的節(jié)距誤差影響因素進(jìn)行研究,并對閉合處的節(jié)距突變進(jìn)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(yàn)證節(jié)距誤差補(bǔ)償研究的正確性,將誤差補(bǔ)償系統(tǒng)和分析所得的工藝方法同時(shí)應(yīng)用于微結(jié)構(gòu)刨削加工中進(jìn)行驗(yàn)證性加工實(shí)驗(yàn),獲得了節(jié)距精度較高的整圓周微結(jié)構(gòu)陣列表面。
【學(xué)位單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)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(dá)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(xiàn)[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(dá)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(xiàn)[22-23]中給
【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2837140