面向5G智能手机陶瓷外壳的旋转超声波精密加工核心技术及产业化
已报名人数:0 报名截止时间:2019-12-31
技术领域:
先进制造与自动化 - 先进制造工艺与装备
项目类型:联合培养 科研项目等级:
项目来源:
发布时间:2018-06-22
项目描述:
手机是3C产业的典型产品代表,广东地区更是全球手机制造、加工与生产的重要基地。随着人类对产品的不断追求,手机材料已经历了塑胶、金属等发展历程。当前以氧化锆陶瓷为代表将成为新一代手机中框、后盖板材料的首选。这是由于氧化锆陶瓷材料具有硬度高、耐磨性高、表面光泽良好的优秀特性,深受广大用户的欢迎与认可,以氧化锆陶瓷的手机制造与加工已成为我省重点发展的重要产业。 本项目的解决思路5G手机陶瓷材料的高品质性能与技术瓶颈对超声精密加工理论与方法提出创新需求,本项目提出多模态超声加工的新概念,实现多模态的生成与切换。超声辅助加工已被证明氧化锆陶瓷类材料最有效的加工方式。然而,当前超声加工在加工工艺机理、超声能量生成与控制,存在很多瓶颈,无法实现氧化锆陶瓷难加工材料的打孔、铣削等复杂工艺需求。因此,本项目在已在研究的基础上,创新性提出多模态超声切换加工模式,探索多模态超声能量生成与控制、超声与旋转能量协同作用对材料的去除工艺机理等,将超声辅助加工理论更完善,使得这一技术得以更广泛的应用。本项目进度安排年 度研究内容预期目标 2018年1月-6月 1)国内外研究和生产现状的进一步分析、调研,科学文献查阅;2) 测试平台与实验仪器购置与搭建;3) 纵向、弯曲、扭转等多模态超声换能器ANSYS有限元模型构建;4) 系统谐响应与瞬态响应的仿真模拟计算;5) 论证并建立超声驱动电路与系统的架构与方案;6) 参加精密加工方面的国际会议;7) 组织1次年度进展总结会,1次学术专题讨论会。1) 了解国内外发展状况,确定项目研究方案和技术路线;2) 建立完整的研究条件与基础;3) 建立多模态超声换能器ANSYS有限元模型;4) 获得换能器在不同模态下的响应;5) 确定驱动电路架构;6) 发表论文1篇以上。2019年1月-12月1)采用等效电路方法,基于Matlab环境的构建换能器阻抗、频率与系统结构尺寸关系模型;2)多模态换能器阻抗模型的计算,分析压电陶瓷材料特性、质量分布对换能器阻抗的影响规律;3) 建立多模态的耦合特性与切换激发,不同频率模态的混叠效应等行为特性及其控制方法。4) 驱动电路系统调试与验证;5) 开展电能量无线非线传输的理论与技术,构建相关有限元理论模型;6)分析变压器线圈直径、长度、材质等多因素对漏磁、电场分布、磁路的影响规律; 7) 参加精密加工方面的国际会议。1) 构建高频双向振动模态换能器设计的数值模型, 2) 获得结构参数与材料参数对换能器阻抗与频率的影响规律; 3)找到模态耦合与混叠的控制方法;4) 完成了驱动电路硬件系统的设计;5) 建立无线电传输的计算模型;6) 获得各因素对电传输效率的影响规律;7) 发表论文2篇以上,申请专利1项。2020年1月-12月1)基于拓扑方法的多振动模态换能器的优化模型构建;2) 多振型与同一节点为目标函数的优化模型及其求解方法;3) 加工、装配、获得多模态换能器样品;4) 建立超声驱动电路系统电压、电流响应的仿真模型,建立多模态的切换算法;5) 建立平滑切换下换能器的频率跟踪算法;6) 开展电磁变换发射模块与接收模块的谐振匹配研究,并获得无线传输样口品;7) 多模态超声能量的材料去除模型;8) 参加精密加工方面的国际会议。1) 构建多模态换能器的优化设计模型;2)获得优化计算的求解;3)获得换能器样品;4)建立换能器多模态切换算法;5) 建立频率跟踪算法;6) 获得电能量无线传输样品;7) 建立材料去除模型;8) 发表论文2篇以上;申请专利1项。2021年1月-6月1)将研制的模块嵌入到电主轴,开展多模态超声能量生成与加载的工艺研究与实验验证。2)新模式能量加载下加工工艺参数的匹配规律;3) 多模态超声换能器动力学特性测试与验证;4) 驱动电路系统的优化与定型;多模态换能器的优化与定型;无线电传输的优化写定型;5) 参加精密加工方面的国际会议;6)项目结题。1) 实现超声系统与电主轴的集成,建立工艺实验平台;2) 完成新超声能量加载的工艺试验,建立相关数据库;4)验证新型换能器的动力学特性;5)验证驱动电路系统的功能与控制算法;6) 发表论文1篇以上;申请专利1项;7) 完成项目各项任务指标,完成结题和项目验收。