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。

猪笼草捕虫笼表面具有着特殊的疏水性能,为广大学者在亲疏水性能研究方面提供了许多重要的启示,其表面仿生结构在微液检测、微流控、自清洁以及芯片散热等方面有着重要的应用前景。报告利用白光干涉仪对红瓶猪笼草捕虫笼滑移区表面形貌进行了检测,获取了新月体结构的特征尺寸,利用双光子聚合加工技术对其结构进行了仿生加工,通过分区域定位法实现了新月体结构的大面积阵列加工,并分别对滑移区表面组织以及其仿生新月体阵列结构进行了接触角测量,验证了微纳结构对液滴疏水性能的影响。此项工作为双光子聚合加工微纳结构应用于调控表面亲疏水性能的研究提供了参考。

研究、设计了一种以柔性铰链为导向元件、压电陶瓷为驱动器的微定位机构,给出了机构的动力学模型.结合检测装置和微机控制系统,设计并研制了基于前馈控制同数字PID反馈控制相结合的复合控制的微定位系统.实验表明,微定位系统定位行程可达100μm,定位分辨力0.01μm.

设计了一种集磁悬浮技术和线性驱动技术为一体的精密磁悬浮进给机构.这种机构采用直线同步电动机对悬浮平台进给机构提供驱动力,实现了进给机构在水平和垂直两方向的无接触支撑和导向,具有响应快速、刚度高以及定位精确的特点,能够满足微电子设备高精度、高效率和超洁净加工的需要.文章还对磁悬浮力和直线电动机推力进行了分析计算.

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。

运用有限元方法对一种超薄反射镜的多个支撑方案进行分析计算,其中包括支撑点数量及排布方式的合理选择、支撑组件的优化设计.分析结果表明该超薄反射镜在自重下的面形精度通过多点调节能够满足要求,预示了将该支撑技术应用于超薄反射镜具有可行性,并为超薄反射镜结构在面形控制实验中实施主动调节提供了数值依据.

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。

增材制造技术是一种先进的智能化制造技术,分析了其“分层—叠加”的制造原理,其制造过程中必然会存在原理性误差,即“阶梯效应”;通过对制造过程的几何分析,建立了表示原理性误差的理论公式,该公式具有普遍适用性;分析了原理性误差与其影响因素—三维模型表面的法向方向、曲率、分层厚度之间的相互关系,为分层提供了理论依据;提出了一种基于三维模型表面几何特征直接对三维模型进行自适应分层的算法,该算法根据三维模型表面的曲率、法向方向以及给定的精度要求来自动的调整分层厚度;并对该算法进行了实验分析,结果表明,该算法满足自适应分层的要求。

针对所研制中的一台多轴双光子加工系统,通过齐次坐标变换建立了激光束焦斑中心与试件期望位置之间的综合误差模型。假定对各个运动轴误差及光路系统的误差服从非平稳概率分布,考察了各个运动轴误差及光路系统误差对综合误差的影响。为主动补偿多轴双光子聚合加工系统的综合误差、提升多轴双光子聚合加工系统的工作精度提供了依据。

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.