龙门式KDP晶体固结磨料线型锯创新设计研究

论文摘要

KDP晶体作为重要的光学元件材料,广泛的应用在固体激光驱动器、强激光等高科技关键技术中。KDP晶体属软脆性晶体材料,因其质软、易潮解、对温度变化敏感等因素,导致其难于加工。发达国家对KDP晶体加工方面的研究起步较早,并取得大量研究成果,但在该方面对我国实施重点保密。目前,国内缺乏KDP晶体加工设备,对其研究也较少,因此,开发一种适于KDP晶体锯解加工、结构简单、高效的设备是一项紧迫的任务。通过深入分析目前国内外在KDP晶体加工领域的研究现状及发展趋势,根据KDP晶体的加工要求,结合现有KDP晶体锯解加工方面的经验,确定了新型KDP晶体锯解设备的加工方式、结构特点、性能参数以及设备的总体设计方案。依据模块化设计思想,深入分析了KDP晶体加工设备功能模块问题。采用结构功能和结构独立原则,划分了新型KDP晶体加工设备整机的功能模块,并结合现有晶体加上设备的特点,采用集成创新思想,对各功能模块进行结构设计,完成了整机方案设计,并最终确定了以龙门式KDP晶体固结磨料线型锯作为设备研发方案。依据KDP晶体固结磨料线型锯总体方案,并结合KDP晶体特点,确定了KDP晶体柔性锯解方式；通过对关键功能结构的计算校核,提高了设备结构的稳定性,降低了设备运转对锯丝产生的抖动影响。通过对设备结构的稳定性与进给运动结构的合理性校核,保证新型锯解设备能够高效、安全地对KDP晶体进行锯解加工。KDP晶体易开裂,在其锯解加工过程中锯丝的抖动会引起晶体加工区域的炸裂。滑套结构作为中间结构连接有主动端组件等振动源,通过ANSYS Workbench和Solidworks的双向参数互动,对滑套结构简化樟型讲行静力学和樟杰分析,将相关参数反馈给设备结构设计,可避免滑套结构产生共振,对KDP晶体锯解加工产生负面影响。通过对相关结构的有限元分析,使整体结构更加合理,满足KDP晶体锯解加工要求。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 课题提出的背景及意义
• 1.2 KDP晶体加工概述
• 1.3 KDP晶体加工国内外研究现状
• 1.3.1 KDP晶体加工国外研究现状
• 1.3.2 KDP晶体加工国内研究现状
• 1.3.3 KDP晶体加工发展趋势
• 1.4 课题研究的主要内容
• 第2章 KDP晶体锯解设备总体方案设计
• 2.1 KDP晶体加工方式方案研究
• 2.1.1 线切割技术概述
• 2.1.2 固结磨料线锯技术
• 2.2 整机总体方案设计原则及设计参数
• 2.2.1 设计原则
• 2.2.2 设计参数
• 2.3 整机总体结构方案设计
• 2.3.1 整机总体模块划分原则及方法
• 2.3.2 整机总体结构模块划分
• 2.3.3 整机结构方案设计
• 2.4 本章小结
• 第3章 整机功能组件关键结构设计
• 3.1 机械结构设计准则和要求
• 3.2 龙门框架组件设计
• 3.2.1 立柱结构建模
• 3.2.2 横梁结构建模
• 3.2.3 立柱及横梁校核计算
• 3.3 主动端组件功能结构设计
• 3.3.1 主动端组件功能结构建模
• 3.3.2 滚筒托架滑块安装位置挠度及转角校核
• 3.4 传动组件丝杠结构设计及计算
• 3.4.1 滚珠丝杠结构设计
• 3.4.2 滚珠丝杠设计计算
• 3.5 本章小结
• 第4章 滑套结构有限元分析
• 4.1 有限元分析及ANSYS软件概述
• 4.1.1 有限元分析法发展应用
• 4.1.2 ANSYS软件概述
• 4.2 滑套结构组件模型构建及受力分析
• 4.2.1 滑套结构组件模型构建
• 4.2.2 滑套结构组件受力分析
• 4.3 滑套结构有限元分析
• 4.4 滑套结构模态分析
• 4.5 本章小结
• 结论与展望
• 参考文献
• 致谢
• 学位论文评阅及答辩情况表