延伸角锥刀刻划衍射光栅槽形控制研究

论文摘要

机械刻划光栅过程是一个十分复杂的过程,是由超精密金刚石刻划刀在镀有铝膜的玻璃、紫铜、无氧铜或不锈钢等毛坯上进行挤压、抛光,使镀膜材料发生弹塑性变形从而形成槽形的过程。本文针对中阶梯光栅的机械刻划要求,通过金属塑性变形力学理论及有限元理论基础进行延伸角锥刀刻划光栅槽形形成机理及刀具工艺研究,建立延伸角锥刀刀具下压过程的滑移线场、速度场及刻划过程的弹塑性力学模型,为分析光栅刻划成槽机理提供理论基础；通过纳米压痕试验测试光栅铝膜的弹性属性,为有限元仿真提供依据；同时利用DEFROM-3D有限元仿真软件对刻划工艺参数进行全面优化,通过正交试验分析参数的最优组合及最优选取范围,提出能获得精确槽形的光栅机械刻划工艺理论,从而获得更好的槽形质量,通过比较模拟结果和理论槽形可得到计算机模拟仿真的可行性；分析铝膜材料的塑性流动规律、等效应力及应变的分布,为此类金刚石刻划刀定向及研制提供依据。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 国内外机械刻划光栅的研究现状
• 1.3 机械刻划光栅的制造
• 1.4 课题来源及其研究意义
• 1.5 主要研究内容
• 第二章 光栅刻划工艺的数学与力学模型
• 2.1 光栅刻划刀数学模型的建立
• 2.1.1 建立坐标系
• 2.1.2 创建各刃及各平面方程
• 2.1.3 旋转坐标系
• 2.1.4 创建旋转后各面方程
• 2.1.5 创建旋转后的各刃方程
• 2.2 光栅刻划刀的参数化建模
• 2.2.1 参数化设计
• 2.2.2 参数化建模
• 2.3 光栅刻划力学模型
• 2.3.1 滑移线的基本概念与假设
• 2.3.2 压入过程滑移线场模型
• 2.3.3 压入过程的速度场模型
• 2.3.4 刻划深度及隆起高度的计算
• 2.4 小结
• 第三章 光栅刻划有限元分析的基本理论
• 3.1 有限元方法分析刻划过程概述
• 3.2 有限元软件介绍
• 3.3 有限元仿真关键技术
• 3.3.1 动态接触边界的处理
• 3.3.2 网格畸变
• 3.3.3 网格重划技术
• 3.4 光栅铝膜的压痕实验研究
• 3.4.1 纳米压痕过程的描述
• 3.4.2 实验方法
• 3.4.3 压痕实验过程
• 3.4.4 实验数据处理
• 3.5 DEFORM刻划的过程
• 3.5.1 模型的创建过程
• 3.5.2 材料选择
• 3.5.3 网格划分
• 3.5.4 其他条件的设定
• 3.6 小结
• 第四章 光栅刻划工艺参数的优化
• 4.1 刻划工艺参数的单因素分析
• 4.2 正交模拟试验设计
• 4.2.1 正交试验设计的基本概念
• 4.2.2 正交表
• 4.3 光栅刻划工艺参数正交模拟试验设计的基本程序
• 4.3.1 光栅刻划模拟试验方案设计
• 4.3.2 光栅刻划模拟试验结果分析
• 4.4 误差分析
• 4.5 小结
• 第五章 光栅刻划过程金属流动规律的研究
• 5.1 Deform-3D软件的后处理功能
• 5.2 模拟结果及分析
• 5.2.1 刻划过程金属流动分析
• 5.2.2 等效应力分布
• 5.2.3 等效应变分布
• 5.3 小结
• 结论
• 致谢
• 参考文献