碳化硅在研抛加工过程中极易产生表面损伤，从而影响工件表面质量和疲劳性能。基于硬脆材料的研抛去除机理，建立有限元仿真模型，模拟单颗粒研抛过程，分析了工件材料的去除过程，以及不同工艺参数对表面应力分布和表面去除形貌的影响。通过计算机控制精密研抛工艺对碳化硅进行研抛试验，进一步分析了各工艺参数下表面形貌的变化，结果表明，较小的主轴转速、较大的磨粒尺寸和研抛深度对工件表面破碎损伤严重，而进给速度对工件表面去除效果的影响不明显，不同工艺参数对表面损伤影响变化趋势与模拟分析结果吻合较好。研究结果对于选择合理的研抛工艺参数以获得良好的表面质量具有重要意义。

目前,自由曲面的高速、高精度加工存在很多困难。因此,提出了适用于自由曲面加工的慢刀伺服车削的刀具路径规划方法。该方法考虑节点向量与控制点,采用NURBS曲线拟合刀具路径。NURBS曲线拟合的过程中先预处理离散点,然后将其参数化。再确定节点向量后反求控制顶点。通过调整控制顶点,可以快速的调整曲线的形状,使拟合的过程更加准确。最后对正弦网格表面与微透镜阵列表面进行了加工实验,验证了该加工方法的有效性。

钴铬钼合金作为一种优良的生物医用材料,具有优异的摩擦性能、较高的耐蚀性和良好的生物相容性,在生医材料领域得到广泛应用,可制成各种人工关节。通过分析二维超声振动抛光的去除机理建立了钴铬钼合金的材料去除模型,利用二维超声振动辅助抛光装置开展钴铬钼合金表面完整性和工艺参数的实验,并通过实验验证了去除模型。通过抛光钴铬钼合金加工参数和表面完整性实验可知,二维超声振动抛光钴铬钼合金能获得较好的表面形貌,表现为规则的振动织状结构,表面粗糙度仅为11nm。材料去除量随主轴转速和抛光深度的增加而增大,随进给速度的增加而减少。

为了研究在超声振动辅助研抛过程中,不同工艺参数对SiCp/Al复合材料的影响,采用ABAQUS仿真软件,建立了单磨粒研抛有限元模型,通过单因素实验法对不同工艺参数下,超声振动辅助研抛SiCp/Al复合材料的表面和亚表面损伤进行分析。结果显示,在SiCp/Al复合材料振动辅助研抛过程中,界面损伤和亚表面损伤是影响SiCp/Al表面质量和亚表面损伤的主要因素,随着研抛速度和研抛深度的增大而增大,但是研抛速度过低不利于亚表面损伤的控制;振动频率越大,材料去除率越高,同时能够抑制亚表面损伤;较高的横向振幅能够降低表面粗糙度,抑制亚表面损伤,较高的纵向振幅使工件表面粗糙度增大,但是工件界面层损伤得到有效抑制。

碳化硅抛光加工中极易出现表面/亚表面损伤,使其应用受限。基于研抛加工中脆性材料去除机理,建立亚表面损伤深度（SSD）的理论模型。利用有限元仿真模拟了单颗粒抛光加工的过程,分析了不同研抛参数（抛光速度、抛光深度和磨粒顶角）对SSD的影响。结果表明,当加工深度大于脆性材料临界切削深度时,材料去除主要是脆性模式;SSD随着磨粒顶角以及抛光深度的增大而增大,随着抛光速度的增加而减小,但是抛光速度过高会不利于亚表面损伤的控制。由于抛光过程中运动学特性,抛光速度对SSD的影响大于抛光深度和磨粒顶角。

双光子聚合加工技术可实现大面积超材料快速结构化加工,双光子聚合加工系统中存在的误差是影响加工精度的重要因素之一。系统误差的来源以及系统误差的辨识分析是实现误差补偿,提高加工精度的重要前提。为了研究加工系统的各个组成部分的误差项及系统误差的主要来源,对系统误差进行辨识分析,从而建立双光子聚合加工系统的误差模型,并搭建实验测量系统,对微动台的几何误差进行测量,包括定位误差与直线度误差,然后采用改进九线辨识法对其它几何参数进行辨识,得到了加工系统的各项几何误差参数。对加工系统的误差项及其主要来源分析,可知系统的几何误差对加工精度的影响最大,同时对其误差参数进行辨识,对提高加工精度有重要意义。

制造业对加工过程中进给速度和加速度的平稳变化有着严格要求。为减小速度突变时对机床及刀具产生的冲击，确保加工精度符合要求，提出一种基于细菌觅食算法优化的非均匀有理B样条（NURBS）曲线S型加减速约束插补方法。该方法利用细菌觅食优化算法对NURBS曲线的控制点变量个数及关键位置信息进行优化，构建出更为平滑的NURBS曲线，减小计算负荷，并依据所构图形对弓高误差的要求。确定出每个插补点的进给速度，寻找确定速度改变点及速度波动位置，进而确定加减速度关键点。进行S型加减速控制，从而保证加工时速度稳定过渡，加工曲线平滑精确。该方法通过仿真及实验得以验证。

针对自由曲面、非回转对称面和微阵列结构功能表面难加工的问题,设计了一种2 自由度的快速刀具伺服（FTS）装置.运用经典的方法计算了 FTS柔性铰链的柔度/刚度,进而计算出整个支架的固有频率.利用有限元分析软件对柔性铰链支架进行了静力学分析和模态分析,得到其变形量和前6 阶的共振频率和振型,以更加细致地研究FTS装置并提高整个装置的加工范围.

为了研究冲击压缩下用作电探针保护介质的甲烷气体状态参数,用二级轻气炮加载方法加速平面钨合金飞片到4.77km/s、4.89km/s和5.05km/s,撞击封装有甲烷气体的铝靶.采用六通道瞬态光学高温计系统记录下甲烷气体的高温辐亮度历史,拟合出甲烷的表观辐亮度温度.给出了对应飞片速度下初始压力为0.12MPa的甲烷气体的冲击压缩参数.实验分析表明,强冲击波压缩下的甲烷波后温升较小,冲击波后的气体存在非平衡热辐射过程和非平衡化学反应区.分析认为,甲烷气体是优越的电探针保护气体.

为了研究强冲击波作用下不同气体对电探针保护能力的差异,通过化爆加载实验分别观察了氦气、氩气和甲烷气体在不同冲击波强度下电探针电路的导通现象,实验发现冲击波马赫数在7.5～12.1范围内,氦气和甲烷气体均能有效地保护电探针,而氩气环境下的电探针电路产生提前导通现象.并用一维流体动力学理论分别计算了在相同的初始条件和3～8km/s范围内的六种不同飞片速度下氦气、氩气和甲烷的冲击状态参数.通过对这些状态参数和相关物性的分析,提出了电探针保护气体的优选原则.