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基于飞秒激光双光子的微齿轮加工技术研究

机械工程学报 2011年第23期47卷 193-198页

作者：孙树峰王萍萍薛伟温州大学机电工程学院温州325035 温州大学国际合作学院温州325035

针对传统加工方法很难实现微机电系统(Micro electromechanical systems,MEMS)零部件高质量加工的问题,在微细加工技术研究基础上,提出采用飞秒激光双光子聚合加工技术加工标准渐开线微齿轮的方法。采用钛蓝宝石激光器自行搭建的飞秒激... 详细信息

针对传统加工方法很难实现微机电系统(Micro electromechanical systems,MEMS)零部件高质量加工的问题,在微细加工技术研究基础上,提出采用飞秒激光双光子聚合加工技术加工标准渐开线微齿轮的方法。采用钛蓝宝石激光器自行搭建的飞秒激光双光子加工系统,能够输出波长为800 nm的飞秒激光用于双光子聚合加工,利用AutoCAD软件设计标准渐开线微齿轮,通过理论和试验两种方法研究激光功率与单个固化点尺寸之间的关系,进而研究扫描步距与加工精度和表面粗糙度之间的关系,结果表明,激光功率越小,加工分辨率越高;扫描步距越小,加工变形越大,但表面质量提高。采用优化后的加工工艺参数加工出高质量的标准渐开线微齿轮,其表面粗糙度Ra27.66 nm。因此,飞秒激光双光子加工技术能够为微齿轮或其他MEMS零部件的加工提供一条有效途径。

关键词：双光子飞秒激光微齿轮微细加工

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采用PDMS芯模微电铸成形镍微齿轮

中国科学：技术科学 2019年第2期49卷 182-188页

作者：周波吴有智苏博孟军虎韩杰胜张兴凯兰州理工大学材料科学与工程学院兰州730050 中国科学院兰州化学物理研究所固体润滑国家重点实验室兰州730000

以Φ3.60 mm×0.18 mm的微齿轮作为模板,先用软刻蚀技术制备聚二甲基硅氧烷(PDMS)弹性模具,通过将PDMS模具黏附在石墨基片上与在PDMS模具表面喷金制备成两种不同的芯模,再采用微电铸技术成形镍微齿轮.通过对在两种不同芯模上制备的镍微... 详细信息

以Φ3.60 mm×0.18 mm的微齿轮作为模板,先用软刻蚀技术制备聚二甲基硅氧烷(PDMS)弹性模具,通过将PDMS模具黏附在石墨基片上与在PDMS模具表面喷金制备成两种不同的芯模,再采用微电铸技术成形镍微齿轮.通过对在两种不同芯模上制备的镍微齿轮的结构完整性、铸层的生长方式和物相组成进行对比,分析芯模对微电铸成形的影响.结果表明:表面喷金的PDMS芯模可以精确复制微齿轮模板的微结构.相比于在喷金的PDMS芯模上微齿轮的逐层生长,在石墨基片上微齿轮是以外延的方式生长,在微齿轮中易产生裂纹等缺陷.两种芯模上制备的镍微齿轮晶粒尺寸基本相同,但相比于将PDMS模具黏附在石墨基片上制成的芯模,在喷金的PDMS芯模上成形的镍微齿轮(200)晶面择优取向增强,(111)晶面择优取向减弱,且残余应力更小.

关键词：微电铸软刻蚀微结构微齿轮 PDMS

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微齿轮齿面磨损行为及仿真分析

重庆大学学报 2022年第4期45卷 22-30页

作者：魏东魏沛堂刘怀举朱才朝重庆大学机械传动国家重点实验室重庆400044

微型齿轮作为微机电系统(MEMS)的关键零部件,齿面磨损是影响其服役性能及失效形式的主要因素之一。为了研究微齿轮齿面磨损机理,基于Archard磨损理论,利用ABAQUS二次开发UMESHMOTION子程序,结合ALE自适应网格技术,建立了微齿轮齿面磨损... 详细信息

微型齿轮作为微机电系统(MEMS)的关键零部件,齿面磨损是影响其服役性能及失效形式的主要因素之一。为了研究微齿轮齿面磨损机理,基于Archard磨损理论,利用ABAQUS二次开发UMESHMOTION子程序,结合ALE自适应网格技术,建立了微齿轮齿面磨损有限元分析模型,得到了不同啮合周期下的齿面磨损分布规律,并进行了试验验证。基于构建的有限元模型,考虑主、从齿面磨损的相互作用,分析了不同材料性能(弹性模量)及材料配对方式对齿面磨损分布及大小的影响。研究结果表明,微齿轮齿面磨损最严重的地方发生在靠近齿根的基圆附近,齿顶附近磨损较轻;与材料性能相比,不同材料配对对微齿轮磨损大小影响更显著。

关键词：微齿轮 Archard磨损理论 UMESHMOTION 磨损仿真

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基于模糊梯度的微齿轮图像边缘检测算法

北京理工大学学报 2011年第8期31卷 919-921,943页

作者：艾泽潭石庚辰熊鑫王坤张新房郑州航空工业管理学院机电工程学院河南郑州450015 北京理工大学机电工程学院机电工程与控制国家级重点实验室北京100081

提出一种基于模糊梯度思想的微齿轮图像边缘检测算法.该算法采用正切归一化函数对灰度图像模糊化,并计算该模糊图像的梯度矩阵;采用正弦函数对梯度矩阵进一步模糊化得到模糊梯度矩阵;采用基于归一化实数编码的遗传算法来搜索最优的阈值... 详细信息

提出一种基于模糊梯度思想的微齿轮图像边缘检测算法.该算法采用正切归一化函数对灰度图像模糊化,并计算该模糊图像的梯度矩阵;采用正弦函数对梯度矩阵进一步模糊化得到模糊梯度矩阵;采用基于归一化实数编码的遗传算法来搜索最优的阈值λ对模糊梯度矩阵做截集,获取图像边缘点集合.实验中以不同微齿轮图像作为实验对象,测试了该算法性能.实验结果表明,该算法的检测精度优于10μs,检测时间基本为1s,整体性能优于Canny算法和Pal-King算法.

关键词：模糊梯度微齿轮遗传算法图像边缘检测

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尺寸与表面效应及其对微齿轮强度的影响

机械强度 2008年第2期30卷 310-314页

作者：李月琴张文辉郑州轻工业学院机电工程学院郑州450002 郑州锅炉有限责任公司郑州450001

由于特征尺寸很小,微齿轮具有明显的表面效应和小尺寸效应,而这两种效应对微齿轮强度均有重要影响。简单介绍国内外用LIGA(Lithographie,Galvanoformung,Abformung)、微细电火花等技术和方法制作的典型的微齿轮器件;从塑性应变梯度理论... 详细信息

由于特征尺寸很小,微齿轮具有明显的表面效应和小尺寸效应,而这两种效应对微齿轮强度均有重要影响。简单介绍国内外用LIGA(Lithographie,Galvanoformung,Abformung)、微细电火花等技术和方法制作的典型的微齿轮器件;从塑性应变梯度理论出发,用近年来的一些实验结果说明金属材料在微米尺度具有明显的尺寸效应;分析微构件的表面效应及产生表面效应的分子间作用力;分析尺寸效应和表面效应对微齿轮齿根强度、齿面接触及齿面摩擦的影响。

关键词：微齿轮强度表面效应小尺寸效应

基于正交试验和多目标规划的微齿轮注塑成型数值模拟研究

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塑性工程学报 2017年第6期24卷 214-220页

作者：陈泽中赵娜上海理工大学材料科学与工程学院上海200093

对微齿轮注塑成型充填和保压过程进行了数值模拟,通过正交试验法和多目标规划法,讨论了模具温度、熔体温度、注射速度、保压压力和保压时间对微齿轮充填时间、收缩率和翘曲值的影响,利用单纯形法和MATLAB对多目标函数进行寻优,找到最佳... 详细信息

对微齿轮注塑成型充填和保压过程进行了数值模拟,通过正交试验法和多目标规划法,讨论了模具温度、熔体温度、注射速度、保压压力和保压时间对微齿轮充填时间、收缩率和翘曲值的影响,利用单纯形法和MATLAB对多目标函数进行寻优,找到最佳工艺组合。结果表明,注射速度对充填时间的影响最大,模具温度对收缩率和翘曲值的贡献率最高。注射速度越大、模具温度越高,充填时间越短,但收缩率和翘曲值也越大。根据多目标规划法最优化计算,当模具温度、熔体温度、注射速度、保压压力和保压时间分别为100℃、240℃、1.4 mm3·s-1、84%、0.28 s时,充填时间最短,成型质量最高。热量损失和补缩率是影响充填时间和成型质量的主要原因。

关键词：微齿轮数值模拟正交优化多目标规划注塑成型

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微齿轮注塑成型填充过程数值模拟

塑料工业 2015年第8期43卷 41-44页

作者：茹林潺陈泽中上海理工大学机械工程学院上海200093 上海理工大学材料科学与工程学院上海200093

针对微齿轮的注塑成型填充过程进行了数值模拟研究。利用正交试验对影响熔体填充的主要工艺参数:模具温度、熔体温度和流动速率进行了模拟。运用极差分析法和方差分析法对填充时间和填充率进行分析。结果表明,流动速率对微齿轮的填充时... 详细信息

针对微齿轮的注塑成型填充过程进行了数值模拟研究。利用正交试验对影响熔体填充的主要工艺参数:模具温度、熔体温度和流动速率进行了模拟。运用极差分析法和方差分析法对填充时间和填充率进行分析。结果表明,流动速率对微齿轮的填充时间和填充率的影响占主导地位。模具温度和熔体温度对填充时间的影响很小,几乎可以忽略。模具温度和熔体温度对填充率的贡献值不高,但模具温度高于熔体温度。另外,填充时间越短,填充率越高,热量损失是影响微注塑成型流动的主要原因。

关键词：微齿轮数值模拟正交试验填充率填充时间

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微齿轮的基础研究中的几个关键问题分析

机械设计与研究 2005年第1期21卷 41-43页

作者：彭云峰李瑰贤哈尔滨工业大学机电学院哈尔滨150001

微齿轮是一种重要的微机械传动构件,具有重要的应用价值。作为一个全新的研究领域。国内外在微齿轮的基础理论研究方面还未见系统深入的研究和报道。为此,分析了微齿轮与普通齿轮的一些区别,并提出了微齿轮基础研究中的主要问题和应该... 详细信息

微齿轮是一种重要的微机械传动构件,具有重要的应用价值。作为一个全新的研究领域。国内外在微齿轮的基础理论研究方面还未见系统深入的研究和报道。为此,分析了微齿轮与普通齿轮的一些区别,并提出了微齿轮基础研究中的主要问题和应该注意的关键问题。

关键词：微构件微齿轮

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基于α∶CH薄膜的微齿轮的制备

传感技术学报 2006年第5A期19卷 1398-1400页

作者：张继成吴卫东唐永建中国工程物理研究院激光聚变研究中心四川绵阳621900

采用低压等离子体化学气相沉积技术在硅片上制备出α∶CH薄膜,以金属铝作为掩膜,利用电子回旋共振微波等离子体反应离子刻蚀法制备微齿轮,再用化学腐蚀的办法将所制备的齿轮从硅片上剥离下来,最后清洗干净后用毛细管把微齿轮组装到一个... 详细信息

采用低压等离子体化学气相沉积技术在硅片上制备出α∶CH薄膜,以金属铝作为掩膜,利用电子回旋共振微波等离子体反应离子刻蚀法制备微齿轮,再用化学腐蚀的办法将所制备的齿轮从硅片上剥离下来,最后清洗干净后用毛细管把微齿轮组装到一个固定的转轴上.扫描电子显微镜(SEM)测量表明,所得的微齿轮直径270μm左右,厚度12μm左右,表面平整,侧壁陡直.

关键词：微齿轮反应离子刻蚀(RIE) α:CH薄膜