金刚石纳米印压成孔工艺及试验装置的设计

摘要

单侧超微孔成形技术是利用金刚石刀尖钝圆的微尺度作用对基底效应下的金属薄片压透成孔的方法。该方法不追求整个薄片厚度方向上超微孔孔径的一致性，而追求单侧超微孔孔洞的实现性，因此可以实现金属薄片上单侧大深径比的超微孔加工。该技术针对超声波测漏仪标定样件上的大深径比超微孔的加工需求而提出，具有自主创新性，目前尚没有相关报道。因此，对单侧超微孔技术的研究具有十分重要的应用价值和研究意义。
　　本文在分析单侧超微孔成形理论的基础上，建立了金刚石圆锥压头压入铜片过程的数学模型，并推导出金刚石压头锥角、钝圆半径与压头下压量三者之间的数学关系；为了控制金刚石压头压入基底的下压量在基底的弹性变形量范围内作用而不破坏到基底，根据相关力学原理分析了基底弹性变形量的计算方法；基于DEFORM-3D有限元仿真软件对不同基底效应下的金刚石圆锥压头压入铜片的过程进行了建模与仿真，分析了不同基底效应下铜片成孔的工艺规律及不同基底效应对铜片成孔质量的影响规律；设计了一套具有大加载力量程和多传感器原位监控功能的金刚石纳米印压成孔装置；通过对金刚石压头压入不同基底效应下铜片的初步纳米印压成孔试验，验证了理论和仿真分析结果的正确性，获得了印压成孔的相关工艺规律，也说明所提出的印压装置的设计方案是可行和有效的，为进一步研究金刚石纳米印压成孔技术奠定了基础。

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第一章 绪 论

1.1 引言

1.2 微孔加工技术的研究现状

1.3 课题研究的主要内容

第二章 金刚石纳米印压成孔过程的理论计算

2.1 金属材料的韧性断裂理论

2.2 金刚石压头印压成孔过程的理论计算

2.3 基底弹性变形量的计算

第三章 金刚石纳米印压成孔过程的仿真及工艺分析

3.1 金刚石纳米印压成孔过程有限元模型的建立

3.2 金刚石纳米印压成孔过程仿真结果及分析

第四章 金刚石纳米印压成孔装置的设计

4.1 印压成孔装置的运动功能设计

4.2 印压成孔装置的总体设计

4.3 各模块的设计分析

4.4 印压成孔装置的结构设计与分析

4.5 印压成孔装置的误差来源分析

第五章 金刚石纳米印压成孔工艺试验及研究

5.1 试验样机与试验过程

5.2 试验结果及分析

第六章 结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文