隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,國防、航空、航天、醫(yī)療、汽車等領(lǐng)域,對包含非球面、自由曲面等復(fù)雜曲面的超精密零部件及其制造模具的需求越來越普遍并且要求越來越高。這些超精密表面通常需要研磨后進一步精密拋光來生產(chǎn),不但要求高的面型精度和較低的表面粗糙度,還要求嚴(yán)格控制中頻誤差及亞表面損傷。另外,現(xiàn)有的拋光工藝多樣、工藝參數(shù)繁多且交互影響、材料去除機理復(fù)雜等,為提升超精密拋光質(zhì)量及其確定性帶來嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。拋光質(zhì)量及其確定性的提升,離不開對拋光去除優(yōu)化模型、路徑生成策略、材料去除理論及確定性規(guī)劃模型等基礎(chǔ)問題的研究。針對拋光在均勻材料去除和面型校正兩方面的應(yīng)用,本文開展了一系列相關(guān)研究,包括實現(xiàn)均勻材料去除的物理均勻覆蓋路徑規(guī)劃理論、面型校正中基于路徑適應(yīng)性的殘余誤差優(yōu)化、拋光中材料卷積去除過程的理論解析、直接進給速度規(guī)劃模型以及基于路徑適應(yīng)性的機床動態(tài)性能優(yōu)化。本文的研究形成了比較完善的理論體系,對于深刻理解拋光去除過程及提升其確定性,具有重要學(xué)術(shù)理論價值和工業(yè)應(yīng)用價值。論文的主要研究內(nèi)容與研究成果如下:（1）在不損害面型精度提升表面質(zhì)量或去除前序工藝留下的加工痕跡的拋光應(yīng)用中,控制材料去除的均勻性顯得至... 

【文章頁數(shù)】：155 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 課題來源
    1.2 研究背景
    1.3 超精密拋光技術(shù)研究現(xiàn)狀
        1.3.1 超精密拋光技術(shù)分類
        1.3.2 典型超精密拋光技術(shù)概述
    1.4 拋光過程材料去除優(yōu)化研究現(xiàn)狀
        1.4.1 均勻材料去除優(yōu)化
        1.4.2 校正拋光優(yōu)化
        1.4.3 其他為提高工藝穩(wěn)定性及潛力等的優(yōu)化
    1.5 論文的研究意義及研究內(nèi)容
        1.5.1 論文的研究意義
        1.5.2 本文的主要研究內(nèi)容
第2章 物理均勻覆蓋拋光路徑規(guī)劃
    2.1 拋光帶物理均勻重疊的物理意義及數(shù)學(xué)描述
    2.2 接觸區(qū)域分析及拋光帶建模
        2.2.1 橢圓赫茲接觸理論及材料去除模型
        2.2.2 拋光帶區(qū)域建模
    2.3 基于NURBS曲面的物理均勻覆蓋拋光路徑規(guī)劃
        2.3.1 NURBS自由曲面及局部坐標(biāo)系
        2.3.2 拋光帶邊界提取
        2.3.3 用于計算相鄰拋光路徑的迭代逼近(IAP)算法
        2.3.4 無效數(shù)據(jù)點的處理
        2.3.5 基于迭代逼近算法的物理均勻覆蓋螺旋路徑生成
    2.4 物理均勻覆蓋拋光路徑規(guī)劃實例及實驗驗證
        2.4.1 物理均勻覆蓋拋光路徑生成實例
        2.4.2 實驗詳情
        2.4.3 實驗結(jié)果分析
    2.5 本章小結(jié)
第3章 具有路徑適應(yīng)性的校正拋光殘余誤差優(yōu)化
    3.1 校正拋光的卷積去除原理及駐留時間求解
        3.1.1 卷積去除原理
        3.1.2 基于線性方程組的駐留時間求解
    3.2 路徑間距及材料去除深度對殘余誤差的影響規(guī)律研究
        3.2.1 仿真實驗設(shè)計
        3.2.2 路徑間距對殘余誤差的影響
        3.2.3 初始面型誤差對殘余誤差的影響
        3.2.4 路徑間距和材料去除深度對殘余誤差的綜合影響分析
        3.2.5 仿真實驗結(jié)果討論
    3.3 基于RMS圖譜和PV圖譜的殘余誤差優(yōu)化策略
        3.3.1 基于面型誤差分布的自適應(yīng)路徑間距優(yōu)化模型
        3.3.2 基于優(yōu)化模型的自適應(yīng)螺旋路徑規(guī)劃方法
    3.4 實例對比研究
        3.4.1 平面試件殘余誤差優(yōu)化實例
        3.4.2 非球面殘余誤差優(yōu)化實例
    3.5 本章小結(jié)
第4章 子孔徑拋光中材料卷積去除過程解析
    4.1 三維卷積過程的降維分析
        4.1.1 二維卷積輪廓的理論解析
        4.1.2 卷積輪廓的表征指標(biāo)
        4.1.3 波紋輪廓解析解的截斷誤差
    4.2 表面波紋度對TIF波動的敏感性預(yù)測
    4.3 射流拋光實驗驗證
        4.3.1 射流拋光中TIF波動的統(tǒng)計特性
        4.3.2 解析波紋輪廓的驗證
        4.3.3 解析PV和RMS曲線的驗證
        4.3.4 基于蒙特卡洛模擬的表面波紋度預(yù)測
    4.4 本章小結(jié)
第5章 基于卷積解析模型的確定性拋光直接進給速度規(guī)劃
    5.1 基于解析卷積模型的確定性拋光速度規(guī)劃模型
        5.1.1 基于高斯混合模型的TIF建模
        5.1.2 推廣的解析卷積模型
        5.1.3 確定性去除進給速度規(guī)劃解析模型
        5.1.4 材料去除特征補償策略
    5.2 基于路徑適應(yīng)性的進給速度規(guī)劃框架
        5.2.1 路徑間距范圍可控的自適應(yīng)路徑
        5.2.2 基于路徑適應(yīng)性的進給速率規(guī)劃
    5.3 仿真驗證
        5.3.1 針對直紋形狀材料去除分布的確定性去除仿真
        5.3.2 針對自由曲面材料去除分布的確定性去除仿真
    5.4 實驗驗證
        5.4.1 實驗裝置和方法
        5.4.2 實驗結(jié)果
    5.5 本章小結(jié)
第6章 結(jié)論與展望
    6.1 研究結(jié)論
    6.2 研究展望
參考文獻
作者在攻讀博士學(xué)位期間公開發(fā)表的論文
作者在攻讀博士學(xué)位期間所參與的項目
致謝


【參考文獻】：
期刊論文
[1]Ultra-precision figuring using submerged jet polishing[J]. 施春燕,袁家虎,伍凡,萬勇建.  Chinese Optics Letters. 2011(09)
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博士論文
[1]帶式磁流變拋光關(guān)鍵技術(shù)研究[D]. 王德康.中國科學(xué)院大學(xué)(中國科學(xué)院長春光學(xué)精密機械與物理研究所) 2018
[2]大拋光模磁流變超光滑平面拋光技術(shù)研究[D]. 王永強.湖南大學(xué) 2016
[3]剪切增稠拋光方法的基礎(chǔ)研究[D]. 李敏.湖南大學(xué) 2015
[4]亞納米精度光學(xué)表面離子束修形的基礎(chǔ)研究[D]. 廖文林.國防科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2015
[5]磨料水射流拋光技術(shù)研究[D]. 李兆澤.國防科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2011
[6]冰盤納米拋光金屬材料的研究[D]. 劉薇娜.吉林大學(xué) 2004

碩士論文
[1]電流變拋光實驗與理論研究[D]. 張從領(lǐng).吉林大學(xué) 2006



本文編號：3721185