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飞秒激光烧蚀模型与面齿轮形貌特征研究
1
作者
明兴祖
李湾
+4 位作者
杨向东
伍昆军
樊滨瑞
刘金华
周旭
《激光与红外》
北大核心
2025年第3期374-381,共8页
飞秒激光加工成为当今研究复杂齿轮制造的新方向。本文通过面齿轮齿面网格划分方法,利用齿面三维模型测量计算每个节点处的激光入射角θ,建立飞秒激光加工齿面材料18Cr2Ni4WA的反射率、能量密度分布等烧蚀模型,研究椭圆形烧蚀光斑面积...
飞秒激光加工成为当今研究复杂齿轮制造的新方向。本文通过面齿轮齿面网格划分方法,利用齿面三维模型测量计算每个节点处的激光入射角θ,建立飞秒激光加工齿面材料18Cr2Ni4WA的反射率、能量密度分布等烧蚀模型,研究椭圆形烧蚀光斑面积、烧蚀区面积,以及烧蚀凹坑深度等齿面形貌特征。通过模型仿真和实验结果分析表明,烧蚀光斑面积随θ的增大先缓慢增加,后快速增加;烧蚀区面积随激光功率P的增加而增加,随θ的增大,先慢速减小而后呈指数函数形式加速减小;烧蚀凹坑深度随着P的增加而增加,随θ增大而呈现近似线性降低。θ对齿面质量的影响程度要大于P,较小的θ,以及P为4.9 W左右时齿面形貌较好,为提高面齿轮加工质量提供了技术支撑。
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关键词
面齿轮
网格划分
激光参数
齿面形貌特征
飞秒激光烧蚀
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职称材料
基于复耦合模型的面齿轮飞秒激光加工参数影响研究
被引量：
2
2
作者
明兴祖
赖名涛
+3 位作者
明
瑞
周贤
樊滨瑞
贾松权
《激光与红外》
CAS
CSCD
北大核心
2022年第6期838-848,共11页
分析了飞秒激光精微加工面齿轮材料18Cr2Ni4WA的机理,在光子与电子,电子与晶格之间温度传递的双温模型的基础上建立了耦合动态热力学参数的复耦合模型,通过模型仿真分析,得出了电子与晶格的温度变化过程,预测了去除高于蒸发温度的材料...
分析了飞秒激光精微加工面齿轮材料18Cr2Ni4WA的机理,在光子与电子,电子与晶格之间温度传递的双温模型的基础上建立了耦合动态热力学参数的复耦合模型,通过模型仿真分析,得出了电子与晶格的温度变化过程,预测了去除高于蒸发温度的材料烧蚀形貌。对面齿轮材料进行飞秒激光扫描加工实验,得出随着能量密度的增大,凹坑半径和深度都会有一定程度的增大,当能量密度为1.98 J/cm^(2)时,烧蚀形貌较好,当能量密度继续增大达到2.18 J/cm^(2)时,凹坑内部开始产生少量的熔融物堆积;随着脉宽的增大,形貌变化不大,但产生的熔融物逐渐减少,凹坑趋于平整;随着扫描速度的增大,沟槽的深度逐渐减小,宽度逐渐增大。采用三维超景深仪观测烧蚀形貌,实验结果与仿真结果基本一致,为飞秒激光精微加工面齿轮提供了依据。
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关键词
飞秒激光
面齿轮
复耦合模型
动态吸收率
烧蚀形貌
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职称材料
飞秒激光精修面齿轮工艺参数的多目标优化
被引量：
2
3
作者
明兴祖
樊滨瑞
+3 位作者
周贤
明
瑞
李楚莹
米承继
《激光与红外》
CAS
CSCD
北大核心
2023年第4期513-521,共9页
基于面齿轮传统机械加工精度欠佳的局限性,最后工序采取飞秒激光对面齿轮进行精修加工,在满足面齿轮烧蚀深度和齿面粗糙度约束的前提下,建立了以飞秒激光精修效率和表面质量为目标函数的多目标优化数学模型。利用内点罚函数并行以gamult...
基于面齿轮传统机械加工精度欠佳的局限性,最后工序采取飞秒激光对面齿轮进行精修加工,在满足面齿轮烧蚀深度和齿面粗糙度约束的前提下,建立了以飞秒激光精修效率和表面质量为目标函数的多目标优化数学模型。利用内点罚函数并行以gamultiobj函数为基础的改进遗传算法求解优化模型,得到两组较优的飞秒激光加工面齿轮参数方案,与参数优化后的激光实验结果相对比,最大相对误差均在合理范围内,证明了优化的合理性,提供一定的理论指导在实际生产领域对飞秒激光精修面齿轮的运用。
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关键词
飞秒激光
工艺参数
齿面形貌
多目标优化
遗传算法
内点罚函数法
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职称材料
题名
飞秒激光烧蚀模型与面齿轮形貌特征研究
1
作者
明兴祖
李湾
杨向东
伍昆军
樊滨瑞
刘金华
周旭
机构
广州华立学院机电工程学院
湖南工业大学机械工程学院
湖南汽车工程职业学院机电工程学院
出处
《激光与红外》
北大核心
2025年第3期374-381,共8页
基金
广东省普通高校重点领域专项项目(No.2023ZDZX3050,No.2023ZDZX3051)
湖南省自然科学基金项目(No.2023JJ50207)
+1 种基金
湖南省教育厅科学研究优秀青年项目(No.22B0994)
国家自然科学基金资助项目(No.51975192)资助。
文摘
飞秒激光加工成为当今研究复杂齿轮制造的新方向。本文通过面齿轮齿面网格划分方法,利用齿面三维模型测量计算每个节点处的激光入射角θ,建立飞秒激光加工齿面材料18Cr2Ni4WA的反射率、能量密度分布等烧蚀模型,研究椭圆形烧蚀光斑面积、烧蚀区面积,以及烧蚀凹坑深度等齿面形貌特征。通过模型仿真和实验结果分析表明,烧蚀光斑面积随θ的增大先缓慢增加,后快速增加;烧蚀区面积随激光功率P的增加而增加,随θ的增大,先慢速减小而后呈指数函数形式加速减小;烧蚀凹坑深度随着P的增加而增加,随θ增大而呈现近似线性降低。θ对齿面质量的影响程度要大于P,较小的θ,以及P为4.9 W左右时齿面形貌较好,为提高面齿轮加工质量提供了技术支撑。
关键词
面齿轮
网格划分
激光参数
齿面形貌特征
飞秒激光烧蚀
Keywords
face gear
meshing
laser parameters
morphology characteristics of tooth surface
femtosecond laser ablation
分类号
TN249 [电子电信—物理电子学]
TG665 [金属学及工艺—金属切削加工及机床]
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职称材料
题名
基于复耦合模型的面齿轮飞秒激光加工参数影响研究
被引量：
2
2
作者
明兴祖
赖名涛
明
瑞
周贤
樊滨瑞
贾松权
机构
湖南工业大学机械工程学院
湖北文理学院机械工程学院
出处
《激光与红外》
CAS
CSCD
北大核心
2022年第6期838-848,共11页
基金
国家自然科学基金项目(No.51975192)
湖南省自然科学基金项目(No.2021JJ30214,No.2021JJ50042)
“机电汽车”湖北省优势特色学科群项目(No.XKQ2021044,No.XKQ2021050)资助。
文摘
分析了飞秒激光精微加工面齿轮材料18Cr2Ni4WA的机理,在光子与电子,电子与晶格之间温度传递的双温模型的基础上建立了耦合动态热力学参数的复耦合模型,通过模型仿真分析,得出了电子与晶格的温度变化过程,预测了去除高于蒸发温度的材料烧蚀形貌。对面齿轮材料进行飞秒激光扫描加工实验,得出随着能量密度的增大,凹坑半径和深度都会有一定程度的增大,当能量密度为1.98 J/cm^(2)时,烧蚀形貌较好,当能量密度继续增大达到2.18 J/cm^(2)时,凹坑内部开始产生少量的熔融物堆积;随着脉宽的增大,形貌变化不大,但产生的熔融物逐渐减少,凹坑趋于平整;随着扫描速度的增大,沟槽的深度逐渐减小,宽度逐渐增大。采用三维超景深仪观测烧蚀形貌,实验结果与仿真结果基本一致,为飞秒激光精微加工面齿轮提供了依据。
关键词
飞秒激光
面齿轮
复耦合模型
动态吸收率
烧蚀形貌
Keywords
femtosecond laser
face gear
complex coupling model
dynamic absorption rate
ablation morphology
分类号
TN249 [电子电信—物理电子学]
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职称材料
题名
飞秒激光精修面齿轮工艺参数的多目标优化
被引量：
2
3
作者
明兴祖
樊滨瑞
周贤
明
瑞
李楚莹
米承继
机构
湖北文理学院机械工程学院
湖南工业大学机械工程学院
出处
《激光与红外》
CAS
CSCD
北大核心
2023年第4期513-521,共9页
基金
国家自然科学基金项目(No.51975192)
湖南省自然科学基金项目(No.2021JJ30214,No.2021JJ50042)
湖北省高等学校优秀中青年科技创新团队项目(No.T201919)资助。
文摘
基于面齿轮传统机械加工精度欠佳的局限性,最后工序采取飞秒激光对面齿轮进行精修加工,在满足面齿轮烧蚀深度和齿面粗糙度约束的前提下,建立了以飞秒激光精修效率和表面质量为目标函数的多目标优化数学模型。利用内点罚函数并行以gamultiobj函数为基础的改进遗传算法求解优化模型,得到两组较优的飞秒激光加工面齿轮参数方案,与参数优化后的激光实验结果相对比,最大相对误差均在合理范围内,证明了优化的合理性,提供一定的理论指导在实际生产领域对飞秒激光精修面齿轮的运用。
关键词
飞秒激光
工艺参数
齿面形貌
多目标优化
遗传算法
内点罚函数法
Keywords
femtosecond laser
process parameters
tooth surface profile
multi-objective optimization
genetic algorithm
interior penalty function method
分类号
TN249 [电子电信—物理电子学]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
飞秒激光烧蚀模型与面齿轮形貌特征研究
明兴祖
李湾
杨向东
伍昆军
樊滨瑞
刘金华
周旭
《激光与红外》
北大核心
2025
0
在线阅读
下载PDF
职称材料
2
基于复耦合模型的面齿轮飞秒激光加工参数影响研究
明兴祖
赖名涛
明
瑞
周贤
樊滨瑞
贾松权
《激光与红外》
CAS
CSCD
北大核心
2022
2
在线阅读
下载PDF
职称材料
3
飞秒激光精修面齿轮工艺参数的多目标优化
明兴祖
樊滨瑞
周贤
明
瑞
李楚莹
米承继
《激光与红外》
CAS
CSCD
北大核心
2023
2
在线阅读
下载PDF
职称材料
已选择
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导出题录
引用分析
参考文献
引证文献
统计分析
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