辊筒模具微结构功能表面的加工实验研究

发布时间：2019-05-31 03:45

【摘要】：微结构功能表面是指具有特定功能的微小拓扑结构表面,在航空航天、能源、IT产业之中都有着广泛的应用,近年来,随着大屏幕智能手机、大尺寸液晶显示设备的高速发展,对各类微结构光学膜片的需求量也在日益增加。Roll-to-Roll压印技术是一种新兴的微结构复制成型技术,有着加工效率高、表面质量好的优点,适合于大批量、自动化的生产任务,被认为是目前最具发展前景的大批量微结构加工技术。Roll-to-Roll压印技术的核心环节是带有微结构表面的辊筒模具的加工,由于辊筒模具大尺寸、高精度、高表面质量的需求,对超精密加工机床和加工工艺都有着非常高的要求。目前辊筒模具超精密车床及其超精密加工技术均被国外发达国家所垄断,其机床售价动辄数千万元,而国内对该方向的研究尚处于起步阶段。本文基于课题组自主研制的国内首台大尺寸辊筒模具超精密车床,在辊筒模具上展开微结构表面加工技术的研究,探究不同工艺参数对辊筒模具表面质量的影响,目的是加工出高质量的微结构功能表面并用于压印实验之中。为了得到较好的加工质量,辊筒模具超精密车床应具有良好的静、动态特性,因此,本文首先利用UMAC自带的PID算法对辊筒模具超精密车床进行调试。并根据机床调制过程中得到的直线轴振动信号,考虑刀具运动轨迹以及材料塑性流变现象的影响,在MATLAB中建立辊筒模具表面微观形貌的仿真预测模型,通过仿真分析不同切削参数对模具表面质量的影响规律,为下一步展开实验研究提供指导。其次,对微结构表面毛刺的形成过程进行分析,建立V型槽槽顶毛刺高度的理论模型,并通过切削实验分析影响毛刺形成的主要因素,以便于选取合适的工艺参数以减少微结构表面毛刺的形成。最后,针对微结构表面加工中常用的仿形法与轨迹法两种加工方式,研究不同加工条件对微结构表面加工质量的影响规律,选取合适的加工工艺以加工出毛刺少、表面质量高的辊筒模具V型槽阵列,并利用该模具进行压印实验,压印出具有V型槽阵列的高分子膜片。模具及高分子膜片的检测结果验证了课题组自主研制的辊筒模具超精密车床可以满足微结构功能表面的加工要求。
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【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG506

【参考文献】