自由曲面零件表面微结构的跨尺度激光精密加工关键技术基础研究
结题报告
批准号:
51005083
项目类别:
青年科学基金项目
资助金额:
20.0 万元
负责人:
曹宇
依托单位:
学科分类:
E0509.加工制造
结题年份:
2013
批准年份:
2010
项目状态:
已结题
项目参与者:
高明、李恩来、张菲、杨焕、查奉良、杨雄、王汕
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中文摘要
如何精确、高效地跨尺度加工自由曲面零件的特殊表面微结构已成为许多重大工程和产品制造中的瓶颈。本项目在前期激光平面精密刻蚀技术的研究基础上,提出了采用"3+2轴"平行投影式激光跨尺度精密刻蚀加工技术进行自由曲面零件表面微结构制造的技术解决方案。项目拟系统研究以离散点云描述的自由曲面子块划分-拼接、"3+2轴"激光振镜平行投影加工的数学原理和优化算法,建立自由曲面平行投影式激光跨尺度加工工艺原理模型,并研制出具有自主知识产权的核心CAD/CAM工艺软件;探索大幅面自由曲面零件表面紫外激光跨尺度精密刻蚀加工的工艺规律及机理、加工极限条件、工艺精度评价方法和系统误差分析模型。研究成果将为大幅面自由曲面零件表面微结构的制造开辟一条高效、便捷的技术路线,发展自由曲面激光精密刻蚀加工理论体系,为进一步工业化应用提供理论依据。
英文摘要
航空航天、汽车、能源动力、军事国防等行业中,如何在大尺寸自由曲面零部件表面高精度、高效率制造出精确图形微结构的加工需求十分广泛而且复杂。许多情况下,需要加工的材料常常是软质、硬质或者信息薄膜功能材料,具体加工任务包括切割、打孔、刻蚀,以及材料的加成法工艺(涂覆、焊接)等。针对这些自由曲面零件表面微结构的“跨尺度(宏尺寸/微精度)”加工需求,本项目结合了平行投影变换和激光加工焦深特性,提出了一种平行投影式振镜扫描(Parallel Projective Galvo Scanning,PPGS)激光精密加工技术。本项目的主要成果是:1)对PPGS激光精密加工技术的加工理论基础、工艺流程设计、原型设备研制、系统误差分析、自由曲面子块划分优化算法以及加工工艺软件进行了系统研究,申请了9项发明专利、2项实用新型和2项软件著作权。2)基于自主研制的“3+2”轴PPGS激光精密加工原型设备,利用其配置的全固态355nm紫外激光器,针对不同材质(金属、陶瓷、玻璃、聚合物等)、不同加工应用(包括切割、打孔、刻蚀等)的工业领域加工需求,开展了较系统的激光精密加工工艺实验,包括超薄氧化铝陶瓷切割、单晶硅三维微结构刻蚀、大幅面PI膜直孔阵列加工、氟掺杂氧化锡薄膜刻蚀、频率选择表面微结构刻蚀,研究结果发表10篇学术论文。3)培养硕士研究生3名、博士研究生2名,博士后(出站)1名。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
UV laser microprocessing and post chemical etching on ultrathin Al2O3 ceramic substrate
超薄 Al2O3 陶瓷基板上的紫外激光微加工和后化学蚀刻
DOI:10.1016/j.jeurceramsoc.2011.03.034
发表时间:2011-08
期刊:Journal of the European Ceramic Society
影响因子:5.7
作者:Zhang Fei;Duan Jun;Zeng Xiaoyan;Cao Yu
通讯作者:Cao Yu
Parallel projection galvo scanning enables materials processing of freeform surfaces
平行投影振镜扫描可实现自由曲面的材料加工
DOI:--
发表时间:2013
期刊:Laser Focus World
影响因子:--
作者:Cao Yu;Zhu Dehua
通讯作者:Zhu Dehua
Laser micropen integrated direct writing for fabrication of thick film gap-tuning capacitor
激光微笔集成直写用于厚膜间隙调谐电容器的制造
DOI:10.1016/j.mee.2013.08.019
发表时间:2014
期刊:Microelectronic Engineering
影响因子:2.3
作者:CAO Yu;ZENG Xiaoyan
通讯作者:ZENG Xiaoyan
Long-range ordered straight holes manufacturing in polyimide for proton exchange membrane fuel cells
用于质子交换膜燃料电池的聚酰亚胺远程有序直孔制造
DOI:10.1016/j.optlastec.2013.06.033
发表时间:2013-12
期刊:Optics and Laser Technology
影响因子:5
作者:Huan Yang;Leimin Deng;Wei Guo;Fei Zhang;Jun Duan;Haolin Tang;Xiaoyan Zeng
通讯作者:Xiaoyan Zeng
DOI:--
发表时间:2013
期刊:制造业自动化
影响因子:--
作者:曹宇;李峰平;张大伟;孙树峰;李敬
通讯作者:李敬
复杂曲面频率选择表面雷达罩的投影法激光刻蚀加工新技术基础研究
  • 批准号:
    51375348
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    80.0万元
  • 批准年份:
    2013
  • 负责人:
    曹宇
  • 依托单位:
国内基金
海外基金