微射流悬浮喷液供给系统的设计与实现

摘要

超光滑表面抛光技术是晶体材料获得纳米级粗糙度表面的主要手段，而影响抛光精度的主要因素是微射流抛光液的温度、压力、流速。本系统在保证晶体材料抛光质量可靠性的前提下，开发了基于 PLC控制的具有人机交互界面的微射流悬浮喷液供给系统。研究内容包括系统的结构设计、硬件电路设计、PLC软件程序设计，设计了一种对抛光液恒温、恒压、恒流供给的仪器。新研制微射流供给系统作用于五轴加工中心,实现了晶体材料高效率、超光滑表面加工。
　　本文作者根据微射流悬浮喷液供给系统的设计要求，主要针对以下几个方面进行了研究：
　　1.温度控制方面：温度是影响抛光液性能稳定的关键因素，为了保证抛光液活性的极大值，系统工作过程中我们需要对温度维持恒定。本系统温控模块采用超调制冷热补偿方法对系统进行温度精密调节，克服了系统惯量大致使系统延时较长，温度波动较大的缺点，实现了温度精密调节，取得了良好闭环控制效果，温度控制范围为15℃～35℃，精度优于0.1℃。
　　2.抛光液供给系统液压控制方面：理论研究表明，液流空化过程中产生的空泡在破裂过程中，瞬间产生高温、高压有利于水体进行自然水解和键合反应的进行。而压力的大小影响着液流空化过程。本系统基于 PLC中心控制，通过对压力传感器、流量传感器的信息采集，反馈控制各类控制阀，实现了压力在0～3bar连续可调的恒压供给。
　　3.流量控制方面：本文通过实验，对流量、压力传感器的信号进行采集。实验表明，在0～3bar的压力范围内，流量和压力成线性关系，这也说明我们可以通过压力的控制实现流量的控制。
　　4.结构设计方面：抛光液储存罐体采用浴锅的设计。抛光液置于内胆中，内胆通过盛有去离子水的中间夹层进行浴热。夹层中的去离子水与半导体制冷模块连接形成通路，本文采用四个二位三通换向阀对管路进行不同的切换，根据系统需求，实现不同形式能量的获得。

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第一章 绪 论

1.1 引言

1.2 课题研究的背景内容

1.3 超光滑表面加工技术的发展现状

1.4 本文研究的目的及论文研究的内容

1.5 本论文章节安排

第二章 微射流悬浮喷液供给系统相关技术的研究

2.1 超光滑表面加工方法概述

2.2 半导体制冷原理

2.3 微射流超光滑加工技术

2.4 本章小结

第三章 微射流悬浮抛光液供给系统总体设计

3.1 微射流抛光供给系统温控硬件部分设计

3.2 微射流抛光供给系统液压部分总体设计

3.3 微射流抛光系统外形结构设计

3.3 本章小结

第四章 系统电控部分及软件设计

4.1 微射流悬浮喷液供给系统电控设计

4.2 系统软件设计

4.3 本章小结

第五章 系统性能测试与实验数据分析

5.1 微射流喷液供给系统温控实验分析

5.2 微射流喷液供给系统流量实验分析

5.3 微射流喷液供给系统压力稳定实验分析研究

5.4 本章小结

第六章 总结与展望

6.1 课题总结

6.2 课题展望

致谢

参考文献

在读期间的研究成果及参加的主要科研活动