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超声研磨SiC单晶材料去除率与表面特征研究

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人工晶体学报 2011年第2期40卷 496-499页

作者：肖强西安理工大学机械与精密仪器工程学院西安710048 西安工业大学机电工程学院西安710032

为了提高SiC单晶片的加工效率,降低表面粗糙度,通过实验对比研究了普通研磨与超声波辅助研磨两种研磨工艺。实验表明,超声波辅助研磨SiC单晶片材料去除率是普通研磨的两倍,表面粗糙度值也有显著降低。本文同时分析了材料去除率提高与表... 详细信息

为了提高SiC单晶片的加工效率,降低表面粗糙度,通过实验对比研究了普通研磨与超声波辅助研磨两种研磨工艺。实验表明,超声波辅助研磨SiC单晶片材料去除率是普通研磨的两倍,表面粗糙度值也有显著降低。本文同时分析了材料去除率提高与表面粗糙度值降低的原因。

关键词： SiC单晶超声研磨表面特征材料去除率

磁场分布对磁性复合流体抛光材料去除率的影响

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机械工程学报 2013年第17期49卷 79-84页

作者：焦黎吴勇波郭会茹北京理工大学先进加工技术国防重点学科实验室北京100081 秋田县立大学系统科学技术学部日本秋田0150055

针对光学玻璃抛光效率和抛光精度不断提高的需求,提出采用磁性复合流体(Magnetic compound fluid,MCF)抛光轮进行抛光加工的方法,并自行研制出相应的抛光试验装置。运用标量磁位法、矢量叠加原理,建立MCF抛光轮外部空间磁场分布的解析... 详细信息

针对光学玻璃抛光效率和抛光精度不断提高的需求,提出采用磁性复合流体(Magnetic compound fluid,MCF)抛光轮进行抛光加工的方法,并自行研制出相应的抛光试验装置。运用标量磁位法、矢量叠加原理,建立MCF抛光轮外部空间磁场分布的解析表达式,通过对比分析磁铁磁场强度的解析计算结果和实际测量结果,说明解析表达式能较好地反映抛光轮外部空间磁场的分布规律。以Preston方程为依据,分析磁场产生的磁化压力对被加工工件表面材料去除率的影响规律;在自行研制的试验装置上利用磁性复合流体对熔融石英玻璃进行120 min的往复抛光加工,当两个环形磁铁采用NS-SN和NS-NS磁极布置方式时,最大材料去除深度分别为13 m和8 m,而且采用NS-NS磁极布置方式时,在工件中部的材料去除量几乎为零,因此NS-SN磁极布置方式由于其产生的磁场强度较大,从而导致其材料去除率也较大,验证不同磁场分布对熔融石英玻璃材料去除率的影响。

关键词：磁性复合流体抛光磁场分布材料去除率

SiC单晶片研磨过程材料去除率仿真与试验研究

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兵工学报 2013年第9期34卷 1125-1131页

作者：胡海明李淑娟高晓春李言西安理工大学机械与精密仪器工程学院陕西西安710048

分析了SiC单晶片研磨过程的材料去除机理,采用统计方法描述了磨粒粒度的分布规律,推导出参与研磨过程的活动磨粒数量计算公式。依据SiC单晶片—磨粒和研磨盘—磨粒接触处的变形情况,建立了SiC单晶片研磨过程材料去除率(MRR)的预测模型... 详细信息

分析了SiC单晶片研磨过程的材料去除机理,采用统计方法描述了磨粒粒度的分布规律,推导出参与研磨过程的活动磨粒数量计算公式。依据SiC单晶片—磨粒和研磨盘—磨粒接触处的变形情况,建立了SiC单晶片研磨过程材料去除率(MRR)的预测模型。以该模型为基础,讨论了研磨盘硬度、压力和磨粒粒度等因素对MRR的影响,并进行了相同条件下的研磨试验。理论计算与试验结果对比分析表明:所建立的模型可以较准确地预测SiC单晶片研磨过程的MRR;为其他单晶材料研磨过程MRR的预测和控制提供了参考依据。

关键词：机械制造工艺与设备 SiC单晶片研磨过程材料去除率建模

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基于图像信息的砂带磨削材料去除率预测模型

仪器仪表学报 2019年第12期40卷 127-134页

作者：张广鹏任利娟王启文西安理工大学西安710048

砂带磨削广泛应用于工业领域,由于其与工件的柔性接触及砂带磨粒分布的非均匀性,导致砂带磨削中材料去除率难以从理论上精准预估,直接影响砂带磨削效率及其质量控制。基于此提出一种基于火花图像信息的砂带磨削材料去除率识别方法,给出... 详细信息

砂带磨削广泛应用于工业领域,由于其与工件的柔性接触及砂带磨粒分布的非均匀性,导致砂带磨削中材料去除率难以从理论上精准预估,直接影响砂带磨削效率及其质量控制。基于此提出一种基于火花图像信息的砂带磨削材料去除率识别方法,给出了火花图像的分割处理算法,建立了火花图像的颜色、亮度、面积及轮廓特征的量化特征模型,基于皮尔逊系数分析了火花图像特征与砂带磨削材料去除率之间的相关性,分别建立了基于火花图像单特征的线性回归预测模型和基于支持向量回归(SVR)算法的多特征回归预测模型,采用最大误差、均方差及决定系数作为模型的评价参数,结果表明基于径向基核函数的多特征SVR模型的具有较高的预测精度,决定系数可达0.976。所提出的方法为砂带磨削材料去除率的有效控制提供了一种新途径。

关键词：砂带磨削材料去除率火花图像支持向量回归

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螺杆转子砂带磨削装置开发及材料去除率预测

中国机械工程 2021年第17期32卷 2055-2062页

作者：杨赫然何源孙兴伟董祉序乔赫廷沈阳工业大学机械工程学院沈阳110870 辽宁省复杂曲面数控制造技术重点实验室沈阳110870

为实现螺杆转子表面磨削材料的均匀去除,开发了一种新型砂带磨削装置,该装置由接触轮式及自由式砂带磨削工具组成。针对磨削工具与工件的接触特点分别采用半解析法及几何近似法建立接触模型,获得接触区域内接触应力分布规律。提出了基于... 详细信息

为实现螺杆转子表面磨削材料的均匀去除,开发了一种新型砂带磨削装置,该装置由接触轮式及自由式砂带磨削工具组成。针对磨削工具与工件的接触特点分别采用半解析法及几何近似法建立接触模型,获得接触区域内接触应力分布规律。提出了基于ThunderGBM算法的材料去除率预测模型,以接触应力及磨削工艺参数作为输入,对螺杆转子砂带磨削材料去除率进行了预测,然后针对五头螺杆转子设计并实施了磨削实验。实验数据与数值计算结果的对比表明提出的去除率预测模型具有较高的准确性与有效性。

关键词：螺杆转子砂带磨削材料去除率 ThunderGBM算法

固结磨料研磨石英晶片材料去除率建模与试验研究

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光学精密工程 2023年第16期31卷 2362-2371页

作者：贾玙璠朱祥龙杨垒康仁科董志刚大连理工大学高性能精密制造全国重点实验室辽宁大连116024

针对固结磨料研磨石英晶片材料去除率难以预测的问题,提出一种基于接触力学和广义回归神经网络(GRNN)的石英晶片材料去除率模型。首先根据脆/塑材料去除机理、磨粒块与晶片微观接触简化形式,采用微积分、力平衡原理等方法,建立了理想情... 详细信息

针对固结磨料研磨石英晶片材料去除率难以预测的问题,提出一种基于接触力学和广义回归神经网络(GRNN)的石英晶片材料去除率模型。首先根据脆/塑材料去除机理、磨粒块与晶片微观接触简化形式,采用微积分、力平衡原理等方法,建立了理想情况下的材料去除率模型。然后采用微单元法,进行了三因素四水平正交试验,并通过GRNN分析研磨液流量、研磨液浓度、研磨盘转速与材料去除率修正系数的映射关系,进一步完善了材料去除率模型。最后为验证材料去除率模型,设定研磨盘转速为20 r/min,研磨液浓度为5 wt.%,研磨液流量为36 ml/min,仿真并测量不同研磨压强以及相对速度下,晶片材料去除率预测值与实际值。结果表明:研磨压强和相对速度的增加使晶片材料去除加快,材料去除率模型预测值与实际值变化趋势相同,模型误差为8.57%。材料去除率模型基本满足固结磨料研磨工艺中石英晶片材料去除率预测需求。

关键词：固结磨料研磨石英晶片材料去除率广义回归神经网络

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基于多源数据融合的半导体晶片CMP抛光材料去除率预测

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表面技术 2024年第2期53卷 150-157,167页

作者：方维王宇宇宋志龙吕冰海赵文宏浙江工业大学机械工程学院杭州310023

目的对半导体晶片抛光过程中的工艺参数、耗材使用量、抛光垫状态参数等多源数据预处理后进行数据融合,建立材料去除率(MRR)预测模型,为实现半导体晶片抛光加工工艺的决策和处理奠定基础。方法研究晶片抛光加工中的数据特点及数据融... 详细信息

目的对半导体晶片抛光过程中的工艺参数、耗材使用量、抛光垫状态参数等多源数据预处理后进行数据融合,建立材料去除率(MRR)预测模型,为实现半导体晶片抛光加工工艺的决策和处理奠定基础。方法研究晶片抛光加工中的数据特点及数据融合需求,提取数据集中每个晶片加工过程中的统计特征并生成新数据集,同时引入邻域特征以应对晶片加工过程中动态因素对材料去除率的影响。提出基于深度自动编码器的多源数据融合及材料去除率预测方法。设计深度自动编码器参数,优化深度自动编码器的损失函数从而增强深度自动编码器对强相关性特征变量的重建。基于深度自动编码器进行多源传感器信号融合,降低数据维度。使用超参数搜索算法优化BP神经网络超参数,利用BP神经网络方法将融合后的数据进行半导体晶片抛光过程中的材料去除率预测。结果采用PHM2016数据集对模型进行验证,均方误差MSE达到7.862,相关性R^(2)达到91.2%。结论基于多源数据的融合模型能有效预测MRR,可以对半导体晶片CMP工艺过程的智能决策与控制起到良好的辅助作用。

关键词：化学机械抛光材料去除率数据融合深度自动编码器 BP神经网络预测

碳化硅颗粒增强铝基复合材料微细电火花线切割加工材料去除率研究

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兵工学报 2014年第6期35卷 891-899页

作者：耿雪松迟关心王玉魁王振龙哈尔滨工业大学机电工程学院黑龙江哈尔滨150001 微系统与微结构制造教育部重点实验室黑龙江哈尔滨150001

碳化硅颗粒增强铝基(SiCp/Al)复合材料微细电火花线切割加工材料去除过程受多种因素交互影响,难以获得有效的材料去除率数学模型,而在多约束条件下试验研究不失为解决该问题的一种有效方法。采用中心复合设计(CCD)实验方法,设计三因素... 详细信息

碳化硅颗粒增强铝基(SiCp/Al)复合材料微细电火花线切割加工材料去除过程受多种因素交互影响,难以获得有效的材料去除率数学模型,而在多约束条件下试验研究不失为解决该问题的一种有效方法。采用中心复合设计(CCD)实验方法,设计三因素五水平的SiCp/Al复合材料微细电火花线切割加工实验方案。利用响应曲面法建立材料去除率与主要电源参数(开路电压、电容和脉宽)的二阶模型,通过对实验数据的多元二次拟合,获得材料去除率的二次回归数学模型。进一步分析了实际加工条件对工艺参数的约束,并以提高SiCp/Al复合材料微细电火花线切割加工材料去除率为目标建立工艺参数优化模型。设计粒子群优化(PSO)算法及其流程进行优化问题求解,其结果显示PSO算法可以快速有效地获得满足多约束的最佳工艺参数。

关键词：机械制造工艺与设备金属基复合材料微细电火花线切割加工材料去除率中心复合设计粒子群优化

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超声波铣削加工材料去除率的理论模型

中国机械工程 2006年第13期17卷 1399-1403页

作者：冯冬菊赵福令徐占国郭东明大连理工大学精密与特种加工教育部重点实验室大连116024

超声波铣削加工适于硬脆材料复杂型腔的加工,加工中影响材料去除率的因素很多,为了优化加工参数以及更好地控制加工过程,研究了各种加工参数对材料去除率的影响规律。分析了工具的高频振动、旋转以及机床进给三种运动综合作用下超声波... 详细信息

超声波铣削加工适于硬脆材料复杂型腔的加工,加工中影响材料去除率的因素很多,为了优化加工参数以及更好地控制加工过程,研究了各种加工参数对材料去除率的影响规律。分析了工具的高频振动、旋转以及机床进给三种运动综合作用下超声波铣削加工的材料去除机理,在传统超声波加工机理以及材料去除率模型的基础上,基于压痕断裂理论,建立了超声波铣削加工材料去除率理论模型。该模型可用于仿真实验研究及预测超声波铣削加工中的材料去除率。

关键词：超声波加工超声波铣削加工材料去除率理论模型