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掺杂元素X(B、Al、Sn、Co)对IDB-X/Diamond界面结合性能的影响
1
作者 简小刚 姚文山 +4 位作者 张毅 梁晓伟 胡吉博 陈哲 陈茂林 《金刚石与磨料磨具工程》 北大核心 2025年第1期37-45,共9页
基于量子力学第一性原理,建立了IDB-B/Diamond、IDB-Al/Diamond、IDB-Sn/Diamond和IDB-Co/Diamond 4种膜基界面模型,计算了膜基界面结合能、差分电荷密度和布居数,以探究孕镶金刚石钻头(impregnated diamond bits,IDB)基体中的常用元素X... 基于量子力学第一性原理,建立了IDB-B/Diamond、IDB-Al/Diamond、IDB-Sn/Diamond和IDB-Co/Diamond 4种膜基界面模型,计算了膜基界面结合能、差分电荷密度和布居数,以探究孕镶金刚石钻头(impregnated diamond bits,IDB)基体中的常用元素X(X=B、Al、Sn、Co)对IDB-X/Diamond膜基结合强度的影响机制。计算结果表明:膜基界面结合能大小为W_(ad-B)>W_(ad-Al)>W_(ad-Co)>W_(ad-Sn);B、Al是增强膜基结合强度的有益元素,因为B、Al原子的电荷主要转移到掺杂位点附近的C1~C3原子,其与C1~C3原子的键合作用强;Sn、Co会削弱膜基结合强度,这是由于Sn、Co原子与C1~C3原子的键合作用弱,同时膜基界面间的其他C原子因俘获电荷而相斥。压痕对比的实验结果与仿真结论相符。 展开更多
关键词 第一性原理 金刚石涂层 膜基结合 电荷转移 布居数 压痕实验
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基于麻雀算法优化神经网络的螺杆砂带磨削去除深度预测
2
作者 杨赫然 张培杰 +3 位作者 孙兴伟 潘飞 董祉序 刘寅 《表面技术》 北大核心 2025年第2期182-190,共9页
目的准确获得螺杆转子砂带磨削材料去除深度,探究工艺参数对材料去除深度的影响。方法通过分析螺杆转子砂带磨削去除机理,确定材料去除深度影响因素。提出一种基于麻雀算法优化长短时记忆网络-卷积神经网络模型(SSA-CNN-LSTM),对螺杆转... 目的准确获得螺杆转子砂带磨削材料去除深度,探究工艺参数对材料去除深度的影响。方法通过分析螺杆转子砂带磨削去除机理,确定材料去除深度影响因素。提出一种基于麻雀算法优化长短时记忆网络-卷积神经网络模型(SSA-CNN-LSTM),对螺杆转子砂带磨削加工中的材料去除深度进行预测。以磨削中影响材料去除深度的因素为输入,磨削深度为输出,构建利用SSA对CNN-LSTM超参数进行寻优的预测模型,并且与CNN-LSTM、LSTM、PSO-BP、RBF以及随机森林预测方法进行对比。结果所提预测方法平均绝对百分比误差MAPE可达0.0461,均方根差RMSE为9.261,平均绝对误差MAE达7.836,确定系数R^(2)为0.9974,相比于未优化CNN-LSTM网络和其他经典网络模型,预测精度更高,能够有效预测螺杆转子磨削材料去除深度。利用提出的模型探究了磨削工艺参数对材料去除深度MRD和材料去除一致性的影响。由预测结果可知,螺杆转子砂带磨削材料去除深度随法向压力、砂带线速度增加而增大,随进给速度、砂带目数增加而减小,且受法向压力影响最明显。通过对磨削前后工件廓形进行分析可知,材料去除深度随磨削区域受到的法向压力呈现中间磨削深度大、两侧逐渐减小的趋势。结论提出的预测模型预测效果显著,分析了工艺参数对磨削材料去除深度和去除一致性的影响规律,可为其他类型的加工轮廓预测提供参考。 展开更多
关键词 材料去除深度 砂带磨削 预测 螺杆转子
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面齿轮蜗杆砂轮磨削安装误差分析及补偿
3
作者 李国龙 蒲峙杉 +3 位作者 何坤 王梓宇 宁行 张薇 《计算机集成制造系统》 北大核心 2025年第2期452-463,共12页
为了提高面齿轮的磨削加工精度,提出一种齿面误差补偿方法。基于普通蜗杆砂轮磨齿机的机械结构,分析其磨削原理,规划砂轮磨削运动轨迹,并分别建立含刀具同轴度误差和工件平面度误差的面齿轮齿面模型,分析各自对齿面误差的影响规律;提出... 为了提高面齿轮的磨削加工精度,提出一种齿面误差补偿方法。基于普通蜗杆砂轮磨齿机的机械结构,分析其磨削原理,规划砂轮磨削运动轨迹,并分别建立含刀具同轴度误差和工件平面度误差的面齿轮齿面模型,分析各自对齿面误差的影响规律;提出一种基于自适应完备集合经验模态分解的随机误差分离方法,消除齿面测量结果中的随机误差;研究齿面误差分布情况,分析可能造成误差的原因,并依据齿面误差影响规律对机床参数进行修正,以实现误差补偿。最后完成磨齿和测量,结果表明齿面最大法向误差减小79.8%,最大齿形和齿向误差分别减小67.6%和72.4%,齿面精度提高显著。 展开更多
关键词 面齿轮 蜗杆砂轮磨削 误差分析 误差分离 误差补偿
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弹性磨具磨抛叶片叶尖圆角工艺研究
4
作者 田凤杰 齐子建 +1 位作者 张彦智 李论 《航空制造技术》 北大核心 2025年第4期76-82,共7页
为了实现航空发动机叶片叶尖圆角的自动化磨抛加工,进行了基于弹性磨具的微弧圆角磨抛加工研究,提出了一种可控性良好的叶尖微弧圆角加工方法。以聚酯纤维作为基体材料的弹性磨抛轮,在加工过程中,利用磨抛轮弹性变形的特点使涂附于基体... 为了实现航空发动机叶片叶尖圆角的自动化磨抛加工,进行了基于弹性磨具的微弧圆角磨抛加工研究,提出了一种可控性良好的叶尖微弧圆角加工方法。以聚酯纤维作为基体材料的弹性磨抛轮,在加工过程中,利用磨抛轮弹性变形的特点使涂附于基体表面的磨料将叶尖顶角磨抛加工成微小半径圆角。基于弹性接触理论与Preston去除理论,建立了磨抛轮与叶尖顶角加工状态下的理论接触模型和材料去除模型,采用Abaqus软件对模型进行了接触区域应力仿真分析,并对去除分布函数进行了仿真。理论证明,弹性磨抛轮与叶尖顶角通过自适应包络接触变形,在加工区域与磨抛轮之间形成“微面触切”,从而实现微小半径圆弧的圆角加工。进行了叶片叶尖顶角的圆角磨抛试验,对实现微小圆弧圆角加工的可行性与可控性进行了验证。结果表明,弹性磨抛轮的自适应包络变形使叶尖顶角加工接触区域形成圆弧状应力分布,涂附于基体上的磨料可以良好地磨抛去除,实现圆角加工。此加工方法实现了叶片叶尖微弧圆角的自动化加工,加工后的叶片尺寸精度高,表面质量一致性良好,表面粗糙度稳定在0.20~0.28μm之间,圆角半径大小变化稳定在16μm范围内。 展开更多
关键词 弹性磨抛 航空发动机叶片 叶尖 微弧圆角 工艺参数
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基于当量磨削层厚度的整体刀具容屑槽磨削功率模型
5
作者 任磊 潘江涛 +2 位作者 向道辉 马俊金 崔晓斌 《金刚石与磨料磨具工程》 北大核心 2025年第1期67-74,共8页
磨削功率与整体刀具容屑槽的磨削质量密切相关。提出一种基于当量磨削层厚度的整体刀具容屑槽磨削功率模型,将砂轮离散化为一组等厚度的砂轮薄片,由砂轮与刀具间的瞬时接触线计算各砂轮薄片的接触弧长;再通过引入磨削接触区形状系数计... 磨削功率与整体刀具容屑槽的磨削质量密切相关。提出一种基于当量磨削层厚度的整体刀具容屑槽磨削功率模型,将砂轮离散化为一组等厚度的砂轮薄片,由砂轮与刀具间的瞬时接触线计算各砂轮薄片的接触弧长;再通过引入磨削接触区形状系数计算沿砂轮宽度方向逐渐变化的当量磨削深度和当量进给速度,得到各砂轮薄片对应的当量磨削层厚度;在此基础上建立容屑槽磨削功率模型,并通过磨削实验对模型进行验证。结果表明:模型的功率预测值与测量值间的最大相对误差<15.0%;沿砂轮宽度方向的最大当量磨削层厚度和最大单位宽度磨削功率存在于砂轮边缘处,将导致砂轮宽度方向上的非均匀磨损。 展开更多
关键词 整体刀具 容屑槽 磨削功率 当量磨削层厚度 螺旋槽
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基于单颗磨粒仿真的18CrNiMo7-6合金钢平面磨削力研究
6
作者 陆亚洲 彭振龙 +2 位作者 黎克楠 张云龙 张建伟 《组合机床与自动化加工技术》 北大核心 2025年第3期73-77,共5页
针对平面磨削力建模存在的磨粒形状复杂、数量多等难题,采用量纲分析和有限元的方法,建立球形、正四面体、正八面体和正十二面体四种单颗粒磨削仿真模型,以研究不同磨削用量和磨粒形状对磨削力的影响规律。在仿真结果的基础上,建立了平... 针对平面磨削力建模存在的磨粒形状复杂、数量多等难题,采用量纲分析和有限元的方法,建立球形、正四面体、正八面体和正十二面体四种单颗粒磨削仿真模型,以研究不同磨削用量和磨粒形状对磨削力的影响规律。在仿真结果的基础上,建立了平面磨削力预测模型,并通过18CrNiMo7-6合金钢平面磨削试验对预测模型进行验证。结果表明:法向和切向磨削力与切削深度正相关,法向和切向磨削力的试验值与模型预测值的相对误差均在9.75%以内。模型能够有效地预测平面磨削过程中的法向力和切向力。 展开更多
关键词 有限元仿真 磨削力 量纲分析 单颗磨粒 18CrNiMo7-6合金钢
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SLM增材制造弯管磨粒流抛光防过磨创新结构设计与试验研究
7
作者 王坤 李方祺 +2 位作者 吕伊凡 朱伟光 张松泽 《表面技术》 北大核心 2025年第6期162-172,共11页
目的 针对磨粒流抛光直角弯处因磨料惯性力梯度变化导致肘部流道外侧过磨问题,提出一种带有创新保护结构的弯管设计方法。方法 以不均匀增厚、条状凸起和半球凸起结构弯管为实验对象,通过数值模拟和磨粒流实验相结合的方法,研究3种创新... 目的 针对磨粒流抛光直角弯处因磨料惯性力梯度变化导致肘部流道外侧过磨问题,提出一种带有创新保护结构的弯管设计方法。方法 以不均匀增厚、条状凸起和半球凸起结构弯管为实验对象,通过数值模拟和磨粒流实验相结合的方法,研究3种创新结构设计弯管内表面在磨粒流光整工艺加工下各样点压力与流道形状对弯管肘部材料去除量的影响。结果 仿真和实验结果揭示了各结构弯管的压力变化趋势,以及去除量的分布特征。在10 MPa的加工压力和100次的循环加工次数下,不均匀增厚弯管在入口倒角处存在压力增大突变,所以在倒角处、弯管段去除量最大,比普通弯管增加了20.7%。2种凸起结构在弯管段外侧压力随凸起结构的阻滞作用加剧而突变增大,随形磨削导致外侧凸起结构处去除量变化波动加剧,相比普通弯管分别增加了67.2%和47.5%,内侧去除量相比普通弯管也显著提升,分别提升172%和151%。结论 不均匀增厚弯管可以显著减少肘部过磨,保持内壁表面连续均匀的梯度变化,而凸起结构导致去除量波动,虽然可以减少过磨但难以控制稳定的表面粗糙度,所以不均匀增厚弯管结构对肘部流道外侧过磨问题具有较好的工程应用价值。 展开更多
关键词 增材制造 磨粒流加工 弯管过磨 弯管结构设计 数值模拟 试验分析
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基于正交试验的毛刷抛光工艺参数优化
8
作者 黄丽容 焦建良 +4 位作者 陈瀚 谭卓鹏 郭德均 钟志强 彭勇 《工具技术》 北大核心 2025年第2期8-13,共6页
硬质合金刀片加工铝合金工件时,前刀面易发生黏刀现象并形成积屑瘤,进而影响工件表面加工质量和刀具寿命。为改善该问题,采用毛刷抛光工艺对硬质合金刀片表面进行抛光处理来降低刀片表面粗糙度,提高刀片的表面质量。应用正交试验对硬质... 硬质合金刀片加工铝合金工件时,前刀面易发生黏刀现象并形成积屑瘤,进而影响工件表面加工质量和刀具寿命。为改善该问题,采用毛刷抛光工艺对硬质合金刀片表面进行抛光处理来降低刀片表面粗糙度,提高刀片的表面质量。应用正交试验对硬质合金刀片抛光参数进行优化,以轮刷转速、进给量、加工时长为主要参数,将刀片前刀面区域的面粗糙度和线粗糙度作为评价指标,通过极差分析来确定毛刷抛光的优化工艺参数。结果表明:抛光加工参数对面粗糙度和线粗糙度的影响主次顺序均为加工时长>轮刷转速>进给量,工艺参数的优化水平组合是加工时长为20 min、轮刷转速为200 r/min、进给量为2.5 mm。在该抛光参数组合下进行试验,刀片前刀面区域的面粗糙度和线粗糙度分别下降了55.2%和54.5%,刀片表面变得更加光滑平整,表面形貌得到显著改善。进一步建立了抛光参数与面粗糙度和线粗糙度的经验方程,为硬质合金刀片毛刷抛光提供经验判定依据。 展开更多
关键词 毛刷抛光 硬质合金刀片 粗糙度 参数优化
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皮质骨超声振动辅助磨削力仿真与研究
9
作者 朱玉莹 郑清春 +3 位作者 张春秋 张善青 王桂莲 胡亚辉 《天津理工大学学报》 2025年第1期10-15,共6页
在开颅手术中,磨削作为传统精密加工方法可以实现骨组织的高效切除。针对过大的磨削力容易造成骨裂纹、骨组织损伤这一问题,基于普通磨削与超声振动辅助磨削运动学方程,建立皮质骨超声振动辅助磨削有限元仿真模型,结合试验结果获得磨削... 在开颅手术中,磨削作为传统精密加工方法可以实现骨组织的高效切除。针对过大的磨削力容易造成骨裂纹、骨组织损伤这一问题,基于普通磨削与超声振动辅助磨削运动学方程,建立皮质骨超声振动辅助磨削有限元仿真模型,结合试验结果获得磨削参数和超声振动参数与磨削力的二次回归预测模型,研究磨削速度、磨削深度和超声振幅对磨削力的影响。结果表明:磨削力随着磨削速度与磨削深度的增加而增加;在选取的超声振幅范围内,随着超声振幅的增加,磨削力先减小后略有增大;合理地选择磨削参数可以有效降低磨削力。 展开更多
关键词 皮质骨磨削 超声振动 磨削力 响应面分析
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曲轴随动磨削的变角速度运动学建模
10
作者 刘乃羽 张为民 +2 位作者 张欣哲 何剑喜 薛峰 《组合机床与自动化加工技术》 北大核心 2025年第2期1-5,11,共6页
加工曲轴连杆颈等偏心圆零件广泛采用随动磨削方法,但恒角速度进给造成较大的磨削力波动,引起圆度误差和粗糙度等质量问题。为抑制磨削力波动研究磨削点运动和磨削力的关系,进而建立曲轴随动磨削变角速度运动模型,通过优化砂轮移动速度... 加工曲轴连杆颈等偏心圆零件广泛采用随动磨削方法,但恒角速度进给造成较大的磨削力波动,引起圆度误差和粗糙度等质量问题。为抑制磨削力波动研究磨削点运动和磨削力的关系,进而建立曲轴随动磨削变角速度运动模型,通过优化砂轮移动速度和连杆颈转速抑制磨削力波动,对所建模型进行了仿真并通过在Rexroth MTX数控系统台架实验验证了其有效性。研究结果表明,在给定工艺参数和工件参数的情况下,可以通过砂轮移动和主轴转动的特定运动关系,实现变角速度对随动磨削过程磨削力波动的补偿,改善随动磨削平稳性及磨削表面质量。 展开更多
关键词 随动磨削 曲轴连杆颈 运动学建模 磨削力 切点跟踪
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基于灰色关联分析的PMMA工件磁性复合流体抛光工艺参数优化
11
作者 王有良 高熙淳 张文娟 《金刚石与磨料磨具工程》 北大核心 2025年第1期134-142,共9页
针对磁性复合流体抛光PMMA工件取得最佳表面质量和最大加工效率时工艺参数不同的问题,基于灰色关联分析的工艺参数优化方法,设计3因素4水平正交试验,分析磁感应强度、羰基铁粉粒径、磨粒粒径对磁性复合流体抛光性能的影响。结果表明:优... 针对磁性复合流体抛光PMMA工件取得最佳表面质量和最大加工效率时工艺参数不同的问题,基于灰色关联分析的工艺参数优化方法,设计3因素4水平正交试验,分析磁感应强度、羰基铁粉粒径、磨粒粒径对磁性复合流体抛光性能的影响。结果表明:优化后得到的磁性复合流体抛光PMMA工件的最佳方案为:磁感应强度,0.50 T;羰基铁粉粒径,7μm;磨粒粒径,3μm;使用优化后的工艺参数抛光,工件的表面粗糙度为14 nm,材料去除率为2.088×10^(8)μm^(3)/min,提高了3.5%;通过灰色关联分析优化后获得的工艺参数,既能满足工件高表面质量的抛光要求,又能显著提高磁性复合流体抛光的材料去除率。 展开更多
关键词 磁性复合流体 灰色关联分析 工艺参数 表面粗糙度 材料去除率
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2A14铝合金深孔枪钻加工试验研究
12
作者 张永升 赵志远 +3 位作者 李宗旺 孙亮 彭陈元 孙晓亮 《工具技术》 北大核心 2025年第1期55-59,共5页
枪钻深孔钻削过程分为切入阶段、稳定切削阶段和切出阶段,为分析各阶段孔径的影响因素,设计四因素三水平正交试验,并开展相应的2A12铝合金Ф14 mm深孔钻削试验,对结果进行极差分析,研究刀具涂层、引导孔形状、主轴转速和进给速度对各阶... 枪钻深孔钻削过程分为切入阶段、稳定切削阶段和切出阶段,为分析各阶段孔径的影响因素,设计四因素三水平正交试验,并开展相应的2A12铝合金Ф14 mm深孔钻削试验,对结果进行极差分析,研究刀具涂层、引导孔形状、主轴转速和进给速度对各阶段孔径偏差的影响显著程度及规律。结果表明:孔径均大于刀具直径,且孔径偏差在入口处最大,在出口处最小;切入阶段转速和进给量对孔径的影响较大,引导孔形状次之,涂层影响最小;入口孔径偏差随转速增大而减小,随进给量增大而增大,最优的涂层材料为TiAlN;引导孔形状为118°尖角时,偏差最小,145°尖角时偏差最大;稳定切削阶段转速、进给量和涂层对孔径偏差影响程度相当,最优的涂层材料为TiAlN,孔径偏差随转速增大先减小后增大,随进给量增大而增大;切出阶段转速、进给量和涂层对出口孔径的影响很小,且偏差均小于0.01 mm。根据试验结果优选加工参数,并进行重复验证试验。经验证,在优选的参数下,深孔孔径偏差可以稳定控制在0.01 mm以内。 展开更多
关键词 深孔钻削 枪钻 孔径偏差 参数优化
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行星滚柱丝杠副技术分析及装备应用
13
作者 王建修 张旭 彭永童 《金属加工(冷加工)》 2025年第2期38-41,共4页
针对行星滚柱丝杠副产品,分析了标准式、循环式及反向式等5种主流结构的特点,探讨了行星滚柱丝杠副设计分析方向及磨削、车削和旋铣等各类螺纹加工方式的优缺点,分析了加工中的技术难点,并提供相应的解决方案。
关键词 行星滚柱丝杠副 螺纹加工 磨削设备
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面向机器人磨抛的力控装置及自抗扰阻抗控制
14
作者 李俊杰 熊次远 +2 位作者 方灶军 廉宏远 张启平 《组合机床与自动化加工技术》 北大核心 2025年第2期35-39,45,共6页
随着机器人技术的发展,机器人应用场景逐渐从搬运、焊接、喷涂等非接触式作业,向去毛刺、打磨、抛光等接触式作业延伸,针对轮毂、模具等工件磨抛需求,以及气动驱动存在迟滞、力控精度较低问题,提出一种基于音圈电机的力控装置及自抗扰... 随着机器人技术的发展,机器人应用场景逐渐从搬运、焊接、喷涂等非接触式作业,向去毛刺、打磨、抛光等接触式作业延伸,针对轮毂、模具等工件磨抛需求,以及气动驱动存在迟滞、力控精度较低问题,提出一种基于音圈电机的力控装置及自抗扰阻抗控制方法。首先,对力控装置进行理论分析与建模,得出磨抛作业过程中的动力学模型,设计阻抗控制器,并证明了其全局渐进稳定性,为消除作业过程中力控装置导轨摩擦力、音圈电机力常数拟合误差以及环境变化等干扰,提出了一种基于线性扩张状态观测器的自抗扰阻抗控制器。最后,搭建了基于Labview的实验平台,分别采用阻抗控制器和自抗扰阻抗控制器对力控装置进行阶跃响应、曲面恒力跟踪和不同材料打磨对比实验,实验结果表明自抗扰阻抗控制器相比阻抗控制器阶跃响应时间减小0.2 s,曲面恒力跟踪接触力最大误差减少73%,在动态响应能力和跟随控制性能上都得到了提高,且可适用于多种不同材料打磨,验证了算法的有效性和鲁棒性。 展开更多
关键词 力控装置 阻抗控制 自抗扰控制 音圈电机 工业机器人 打磨 抛光
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多晶金刚石片的机械磨抛工艺
15
作者 李蛟 张晓秋 +2 位作者 王紫光 张昕 张瑜 《金刚石与磨料磨具工程》 北大核心 2025年第1期86-92,共7页
使用游离磨料进行机械研磨是金刚石平坦化的主流加工手段之一。针对多晶金刚石的材料特性,开展变参数的游离磨料机械研磨实验。通过改变磨料粒度、研磨压力、研磨液浓度,研究其对多晶金刚石片机械研磨的材料去除率和表面粗糙度的影响规... 使用游离磨料进行机械研磨是金刚石平坦化的主流加工手段之一。针对多晶金刚石的材料特性,开展变参数的游离磨料机械研磨实验。通过改变磨料粒度、研磨压力、研磨液浓度,研究其对多晶金刚石片机械研磨的材料去除率和表面粗糙度的影响规律。结果表明:材料去除率随磨料粒度和研磨压力的增大而增大,随研磨液浓度的增大先增大后趋于稳定,其中磨料粒度是对去除率影响最显著的因素;而表面粗糙度随磨料粒度的减小而降低,随研磨压力和研磨液浓度的增大呈现先降低后升高的变化趋势,其中磨料粒度对多晶金刚石加工表面质量的影响最为显著。据此可以确定最适合加工多晶金刚石的工艺参数为研磨压力0.3 MPa、磨粒粒度W10(7.5~10μm)、研磨液浓度4%,此条件下加工的多晶金刚石片表面粗糙度最优,R_(a)约为96 nm,材料去除率为7.097μm/h。 展开更多
关键词 金刚石 研磨液 机械研磨 研磨压力 磨粒
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基于遗传算法的打磨机器人去除量工艺参数优化
16
作者 苏成志 李星佐 +2 位作者 姜丰 赵广 梅宇飞 《组合机床与自动化加工技术》 北大核心 2025年第2期184-187,共4页
针对材料表面余量精准去除问题,提出了一种基于遗传算法的打磨机器人去除量工艺参数优化方法。首先,以Preston方程和赫兹弹性接触理论为理论基础,建立去除量与工艺参数模型;其次,基于遗传算法以最小去除量误差值作为算法的优化目标对打... 针对材料表面余量精准去除问题,提出了一种基于遗传算法的打磨机器人去除量工艺参数优化方法。首先,以Preston方程和赫兹弹性接触理论为理论基础,建立去除量与工艺参数模型;其次,基于遗传算法以最小去除量误差值作为算法的优化目标对打磨工艺参数求最优解;最后,搭建打磨机器人系统进行优化前后的打磨对比实验验证。结果表明,在去除量值10μm~60μm范围内,该方法相较同类方法的材料去除量平均相对误差ε_(r)了降低13%左右,验证了该优化方法对材料表面余量去除的有效性。 展开更多
关键词 机器人打磨 打磨去除量 预测模型 优化模型
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面向超薄硅晶圆精密磨削工艺的内部残余应力分析
17
作者 熊正权 窦筠雯 +4 位作者 陈颖 高能 黄银 朱旻昊 冯雪 《表面技术》 北大核心 2025年第2期161-172,共12页
目的硅基集成电路的超薄化(通常厚度≤50μm)是高性能集成器件实现柔性化的关键,同时也满足了器件先进封装的需求。背面精密磨削是低成本、大规模制造超薄硅基集成电路的重要技术路径。然而,随着厚度的降低,本征硬脆的硅基器件的机械强... 目的硅基集成电路的超薄化(通常厚度≤50μm)是高性能集成器件实现柔性化的关键,同时也满足了器件先进封装的需求。背面精密磨削是低成本、大规模制造超薄硅基集成电路的重要技术路径。然而,随着厚度的降低,本征硬脆的硅基器件的机械强度急剧下降,磨削的难度也极大增加。此外,当器件的厚度接近甚至低于有源层厚度(约为15μm)时,磨削过程中产生的缺陷和内部残余应力将严重影响超薄器件的性能和良品率。因此,控制磨削过程的缺陷和内部残余应力是突破超薄柔性硅基集成电路制备技术的关键,非常有必要深入分析超薄硅晶圆精密磨削产生的内部残余应力,建立起工艺参数与内部残余应力之间的定量关系。方法针对精密磨削工艺,基于磨轮与硅晶圆的几何运动学关系,将磨轮进给率对磨削过程的影响转变为对等效磨削深度的影响,建立了硅晶圆在单颗磨粒单次和多颗磨粒多次磨削下的有限元局部模型,探讨了工艺参数(磨轮转速、磨轮进给率、磨粒尺寸)、磨粒数量和磨削次数对磨削后的表面质量和内部残余应力的影响,开展了12英寸硅晶圆的自旋转精密磨削实验验证仿真。结果硅晶圆精密磨削后的内部残余应力主要集中于距离硅片表面约50nm处,并沿深度方向快速减小。降低磨轮进给率和减小磨粒尺寸可以有效降低内部残余应力,提高表面质量。使硅片磨削后的表面及内部区域近似处于等双轴压缩应力状态,当磨轮进给率为0.5、0.35和0.2μm/s时,通过激光共聚焦显微拉曼光谱仪测得残余应力分别为(-185±33)、(-216±25)和(283±41)MPa,多颗磨粒多次磨削有限元仿真获得的残余应力分别为(-127±32)、(-171±43)和(-221±55)MPa,二者吻合较好。结论将磨轮进给率转变为等效磨削深度后,建立的多颗磨粒多次精密磨削有限元模型可以有效预测硅晶圆自旋转精密磨削的内部残余应力,为硅基集成电路薄化工艺的开发和优化提供了指导。 展开更多
关键词 硅晶圆 超薄 精密磨削 内部残余应力 有限元仿真 显微拉曼实验
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航空齿轮滚磨光整工艺离散元仿真与试验研究
18
作者 赵泽民 李桂花 +3 位作者 朱光照 唐进元 李鑫 刘青松 《机械传动》 北大核心 2025年第2期138-144,共7页
【目的】航空齿轮通常工作在高温、高速、重载等极端环境下,需具备优异的综合性能,表面完整性参数对齿轮疲劳性能有着决定性的影响。滚磨加工是一种利用磨料的机械作用提高工件表面完整性的光整工艺。为改善航空齿轮的表面完整性、提高... 【目的】航空齿轮通常工作在高温、高速、重载等极端环境下,需具备优异的综合性能,表面完整性参数对齿轮疲劳性能有着决定性的影响。滚磨加工是一种利用磨料的机械作用提高工件表面完整性的光整工艺。为改善航空齿轮的表面完整性、提高疲劳寿命,有必要探究齿轮滚磨光整加工中齿面与磨粒接触界面的作用行为。【方法】基于离散元方法建立了航空齿轮滚磨光整仿真模型,分析了滚磨齿面材料去除情况;建立齿面三维粗糙度Sa值预测模型,设计14CrMnSiNi2MoA航空圆柱直齿轮的滚磨光整加工试验,分析了航空齿轮滚磨光整前后表面形貌和残余应力随时间的演变规律。【结果】研究结果表明:滚磨光整加工显著降低了航空齿轮表面粗糙度,并提高了表面残余压应力,但齿面各个位置的滚磨加工效果不均匀,其磨料对齿面的作用强度呈现出近齿顶>节圆处>近齿根规律。 展开更多
关键词 航空齿轮 滚磨光整 离散元法 表面形貌 残余应力
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磨床加工工艺在曲轴机加工中的应用研究
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作者 黄新伟 邓志鹏 李海敦 《汽车维护与修理》 2025年第9期74-76,共3页
本文深入剖析了磨床加工技术在曲轴机械加工领域的运用实践,涵盖了磨床选型、磨削工具的选择、磨削参数的精细调整、磨削模式的确定及磨削完成后的质量评估等多个维度。结合实际生产案例与实验数据,本文有力地证明了磨床加工技术在曲轴... 本文深入剖析了磨床加工技术在曲轴机械加工领域的运用实践,涵盖了磨床选型、磨削工具的选择、磨削参数的精细调整、磨削模式的确定及磨削完成后的质量评估等多个维度。结合实际生产案例与实验数据,本文有力地证明了磨床加工技术在曲轴制造中的高效性和稳定性,为曲轴制造业提供了宝贵的经验与指导。 展开更多
关键词 磨床加工工艺 曲轴机加工 应用研究
原文传递
往复运动对轴套式球面滚子研磨表面创成的影响
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作者 丁嘉豪 陈光 +2 位作者 苏涌翔 孙永泉 任成祖 《中国机械工程》 北大核心 2025年第3期463-474,482,共13页
为揭示轴套式球面滚子研磨新工艺中研具往复运动对球面滚子几何精度的影响规律,建立球面滚子运动学模型进行仿真计算,并基于Preston方程建立了材料去除模型,推得球面滚子周向各角度的材料去除和滚动面纹理分布,然后开展球面滚子研磨试... 为揭示轴套式球面滚子研磨新工艺中研具往复运动对球面滚子几何精度的影响规律,建立球面滚子运动学模型进行仿真计算,并基于Preston方程建立了材料去除模型,推得球面滚子周向各角度的材料去除和滚动面纹理分布,然后开展球面滚子研磨试验。结果表明:相对滑动率与仿真值的误差为8.79%~12.29%;极差百分比与滑动率修正的仿真值误差为11.2%~17.1%,且研磨后球面滚子的圆度误差最小值为0.78μm;滚动面纹理方向偏角存在差异分布并与表面粗糙度成正相关。试验结果证实了运动学仿真分析的准确性,对提高轴套式球面滚子研磨工艺的圆度误差和表面粗糙度具有指导意义。 展开更多
关键词 轴套式研磨工艺 球面滚子 运动学分析 往复运动 表面创成机制
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