多目标的装夹方案优化及变夹紧力优化

夹具布局和夹紧力大小影响切削变形的大小和分布.基于遗传算法和有限元方法,提出一种夹具布局和夹紧力优化设计方法.该方法将同步优化夹具布局和夹紧力大小以及施加变夹紧力相结合,首先以加工变形最小化和变形分布最均匀为目标同步优化夹具布局和夹紧力大小,然后在优化后的夹具布局的基础上求解使得加工变形最小的变夹紧力大小.使用该方法进行底座薄壁零件的夹具优化设计,结果表明优化得到的设计优于经验设计和多目标优化方法,该方法有效地降低了加工过程中工件的变形,提高变形均匀度.     

基于ABAQUS的异型薄壁件装夹变形控制研究

针对异形薄壁复杂框体工件装夹过程中夹紧力大小主要依赖人工经验,装夹变形难以控制等问题,采用有限元分析方法,在ABAQUS中建立工件-夹具系统模型,利用生死单元技术模拟铣削加工材料去除过程,同时通过力矩平衡方程揭示夹紧力和切削力之间的关系,最终以减小工件装夹的最大弹性变形量为目标,对铣削过程的切削力和夹紧力进行匹配优化。验证结果表明,采用优化后的装夹参数可以有效减小工件变形量并提高装夹效率。     

夹紧力的施加顺序对薄壁机匣件装夹变形的影响

航空发动机机匣是典型的复杂薄壁件,具有尺寸大、壁厚小和零件的结构刚性较差等特点。为了保证工件加工过程的顺利进行,通常需要采用多个夹具。当夹紧元件对工件施加夹紧力时,由于施加夹紧力的顺序不同可能导致定位元件、夹紧元件与工件接触处发生变化,从而使工件变形。以航空发动机薄壁机匣件为研究对象,利用数学建模的方法分析夹紧力的施加顺序与工件产生变形的关系,建立有限元装夹模型,进一步分析对其变形的影响,运用实际装夹试验验证有限元模型的准确性。结果表明,施加夹紧力的顺序对薄壁件的装夹变形存在明显影响,且对与夹紧力直接接触表面的变形影响较大。     

采用多岛遗传算法的插齿刀几何参数优化研究

针对薄壁齿圈插齿加工过程中插削力过大引起齿形精度不高的问题,而插齿刀几何参数作为影响插削力大小的因素之一,提出了通过对插齿刀的几何参数进行优化来减小插削力提升齿形精度.采用UG对齿圈和刀具进行建模,将模型导入ABAQUS中对插齿加工过程进行仿真分析,得出插齿过程中的插削力.插齿刀的几何参数作为输入变量,插齿过程的插削力作为输出响应,通过优化拉丁超立方实验设计方法设计样本点,采用响应面近似模型建立数学模型,并结合多岛遗传算法对不同插齿刀的几何参数进行优化.研究结果表明,响应面模型能够有效的拟合插齿刀几何参数和插削力之间的函数关系,并通过多岛遗传算法的优化,插削力减小了 34.87％,优化效果显著,对于插削力过大引起齿圈齿形精度不高的问题研究具有重要意义.     

夹具布局和夹紧力的优化方法研究

在分析了目前夹具布局和夹紧力优化设计方法的基础上,基于遗传算法和有限元方法,提出了一种优化夹具布局和夹紧力的方法。通过对一薄壁件的夹具优化分析,验证了该方法的有效性,该方法可以降低由于装夹不当所引起的工件变形程度,从而提高了加工精度。     

基于BP神经网络的齿圈装夹变形预测研究

针对薄壁齿圈的装夹变形问题,将Abaqus有限元仿真与BP神经网络技术应用到了齿圈装夹变形预测中。根据齿圈实际加工装夹情况,应用Abaqus有限元分析软件,建立了齿圈装夹变形的仿真模型,开展了齿圈装夹变形的有限元分析研究,建立了齿圈装夹力及其径向最大装夹变形之间的关系;以Abaqus有限元仿真数据作为训练样本和检验样本,借助BP神经网络良好的预测精度和非线性泛化能力,通过MATLAB神经网络工具箱,建立了基于BP神经网络的齿圈装夹变形预测数字化模型;并根据检验样本对模型进行了检验,预测值与仿真值之间的相对误差在0.05%之内。研究结果表明:建立的基于BP神经网络的齿圈装夹变形预测数字化模型是准确有效的,可以为智能化大数据加工制造环境下的齿圈装夹参数优化提供准确有效的数据。     

基于有限元方法的陀螺框架装夹变形分析

基于ANSYS建立了陀螺框架装夹变形的有限元分析模型,对工件装夹方案、夹紧位置与变形的关系以及夹紧力与变形的关系进行了仿真优化分析。基于有限元分析结果,给出了最优的装夹方案、夹紧力的大小范围和施加位置。这种基于有限元的工件装夹变形分析方法对夹具的设计有一定的指导意义。     

弱刚度工件夹紧顺序与夹具布局的同步优化

针对弱刚度工件在定位、夹紧过程中易变形的问题,建立了夹紧顺序与接触力及节点位移增量之间关系的数学模型,给出了各夹紧步骤中工件夹具系统的静力平衡方程;在此基础上,根据最小余能原理及库仑摩擦定律,构建了装夹方案优化模型,提出了基于遗传算法的夹具布局与夹紧顺序同步优化方法。算例结果表明,该方法有效降低了由于装夹所引起的工件变形。提高了加工精度。     

薄壁铝合金箱体零件数控加工技术研究

针对某薄壁铝合金箱体零件因侧壁过薄易装夹变形与铣削变形导致精度降低的问题,设计了专用夹具并进行有限元分析,使装夹变形量从0.015 7 mm减小到0.005 98 mm,减小了61.9%;通过Design-Expert软件建立参数样本并生成目标函数,采用人工蜂群算法对目标函数进行优化,获取了一组铣削合力最小的铣削参数组合并输出预测值,利用ABAQUS软件对所输出参数进行仿真模拟,使铝合金薄壁箱体的铣削合力减小了35.3%;最后进行了实际加工实验,对零件尺寸进行测量,均符合公差范围。研究表明该方法对薄壁铝合金箱体零件提高加工尺寸精度有重要意义。     

开放端齿薄壁套铝合金零件加工工艺分析

薄壁件加工一直是机械加工中的难点,开放端齿薄壁套加工难度更大。针对该类零件在车削及铣削加工中刚性差及装夹变形的情况,根据零件结构特点设计相应的工装夹具,并改变夹紧力的方向,以解决装夹变形的问题并增强工件的刚性,以保证产品质量,提高生产效率,并降低了对工人技能的要求。     

基于ABAQUS的叶片精密数控加工夹具的优化设计

针对大型航空叶片铣削加工中精确定位难、切削力引起的弹性变形大等问题,基于ABAQUS软件,通过有限元分析方法对顶尖式叶片数控加工夹具的结构进行了优化设计。优化后的夹具在叶尖工艺台端采用夹具夹紧方式固定工艺台,在榫根端采用液压机构施加夹紧力,并增加了榫根定位块的高度。切削试验表明,经结构优化的夹具满足了数控铣削对夹具的刚性要求,保证了叶片的定位精度,并将加工误差控制在0.08mm以内。     

四轴铣削薄壁回转类零件辅助工装设计

针对薄壁回转类零件刚性差,数控铣削过程中在夹具夹紧力和切削力的作用下容易产生加工变形,严重影响加工精度和表面质量等问题,分析和阐述了制约薄壁回转类零件加工精度的因素,设计并制作了针对某产品滤清器法兰的四轴装夹辅助工装,并对工装装夹位置布局和夹紧力进行了优化,有效地降低了由于装夹不当所引起的零件变形程度,提高了零件的加工精度。     

曲面薄壁零件的仿形装夹优化研究

针对大型自由曲面的薄壁件在加工中易发生变形的问题,提出了结构模块化仿形定位/支撑,真空吸附夹紧的装夹理念——夹具定位/支撑面与被加工曲面的某几个局部区域保持一致,真空吸附保证这些区域夹紧力均匀。文中建立了曲面薄壁件的几何模型,利用有限元对薄壁件进行变形预测。通过ANSYS的APDL语言和遗传算法相结合的寻优途径,实现定位/支撑模块所需数量最少、布局方式最优的状态。     

基于多岛遗传算法的环形薄壁铝合金零件铣削参数优化

在对环形薄壁铝合金零件进行铣削加工过程时,薄壁铝合金零件局部区域存在变形量大的问题,为此,提出了一种采用多岛遗传算法对薄壁零件铣削参数进行优化的方法.采用有限元分析软件,对该区域进行了三维铣削仿真,获取了铣削力参数;基于Isight平台,以铣削力为优化目标,以主轴转速、径向切深、轴向切深3个铣削参数作为优化变量,采用最...     

基于神经网络与遗传算法的薄壁件多重装夹布局优化

在多重装夹元件装夹过程中,由于装夹顺序、夹紧力、定位元件位置等装夹布局参数的不同,薄壁件的装夹变形程度也不一样。单个装夹布局参数引起的工件装夹变形规律能够通过有限元方法获得。但是,若同时考虑多个装夹布局参数的影响,仅仅利用有限元方法难以揭示装夹布局参数与装夹变形之间的关系。为此,针对薄壁件的装夹布局方案建立三维有限元模型,以便利用有限元法获取神经网络的训练样本。借助神经网络的非线性映射能力,通过有限的训练样本构建装夹变形的预测模型。以减小工件的最大装夹变形为目标,并根据每一代装夹布局中工件的最大装夹变形定义个体的适应度,建立装夹布局方案的优化模型及其遗传算法求解技术。试验结果表明,网络预测值与相应的有限元仿真值、试验数据之间的相对误差均不超过3%。提出的基于神经网络与遗传算法的装夹变形"分析-预测-控制"方法,不仅能够提高装夹变形的计算效率,而且为薄壁件装夹布局方案的合理设计提供基础理论。     

薄壁类小型回转结构件的模块化气动夹具设计

小型回转类薄壁零件的铣削加工,在加工中心上一般采用三爪自定心卡盘直接夹紧或通过衬套夹紧,该装夹方式装夹精度低,装夹完零件后需要重新校正坐标系,并且由于夹紧力为线接触或点接触,容易造成零件变形,从而影响零件的加工质量及效率。采用弹簧卡头夹紧技术,可以改善装夹状态,减小零件的装夹变形,根据零件成组技术、模块化技术和自动夹紧技术进行夹具设计,可达到精益生产目标。依据成组技术对零件进行分类后,根据被加工零件夹持部位的直径选用对应的弹簧卡头,并利用切削力计算出所需夹紧力,从而选择合适的气缸型号,实现了薄壁类小型回转结构件模块化气动夹具设计,经过生产现场的实际应用,提高了零件的加工质量及效率,降低了生产成本和劳动强度。通过对夹具方案的拓展应用,设计了多工位的模块化气动夹具,进一步提升了加工效率。     

某铝合金薄壁件装夹方法的工艺改进

对铝合金薄壁件装夹方式进行受力分析,建立了切削加工的力学模型及有限元分析模型,设计了一种轴向夹紧的车床夹具,夹具结构简单、夹紧可靠、操作迅速方便,并与试验数据进行对比,结果显示采用轴向夹紧可以明显减小零件的装夹变形。     

薄壁件加工变形控制快速仿真平台开发

为控制薄壁件装夹变形和加工变形,建立了集装夹优化、加工变形预测、切削参数优化及误差补偿功能为一体的快速仿真平台.在平台实现中,装夹方案的优化采用基于形位公差控制的方法,通过多种装夹方案的比较,确定优化方案.加工变形预测时考虑了前-层变形对后-层切削深度的影响,并使切削力和加工变形达到动态平衡.为获得优化切削参数,建立了以变形控制为目标的优化模型.采用有限元法计算加工变形,采用遗传算法求解优化模型.为解得优化补偿量,仿真时考虑了变形与力的耦合效应.完成了基于ABAQUS的快速仿真平台开发.以镜座零件为例进行仿真,求得了优化的装夹方案和切削参数,验证了平台的可行性.     

面向薄壁零件加工变形与振动控制的智能装夹技术研究进展

薄壁零件由于其弱刚性导致的切削加工变形与振动极大地影响着产品的最终质量.合理的装夹能够控制加工变形与振动,有效提升薄壁零件的加工稳定性.随着新型传感与控制算法的发展,现代夹具逐渐向智能化方向发展,集成夹紧力控制、变形补偿、实时监测、动态反馈调整等功能于一体的智能夹具应运而生,并成为学术界和工业界的研究热点.本文梳理了薄壁零件装夹方案优化方法及其加工辅助支撑技术、综述了当前关于智能夹具架构、具体应用及其控制策略的国内外研究现状,最后总结了当前装夹方案优化及智能夹具研究方面所存在的问题并提出下一步的研究方向.     

多点式环形自适应夹具的应用分析北大核心

薄壁环形件的装夹定位比较困难,分析传统三爪卡盘、浮动夹具存在的不足,针对薄壁套圈毛坯,研制出多点式环形自适应夹具,其综合了机械结构和液压结构的优点,使接触点数量成倍增加,实现了多点浮动。有限元分析和生产实践证明,夹具能在不影响装夹效率的同时显著降低夹紧变形和残余应力,增加了夹持稳定性和可靠性。