多源约束面形再设计复杂曲面零件显式关联模型

高性能复杂曲面零件加工过程中,不仅要满足一定的几何精度,更要保证其性能指标,零件性能与几何、物理等参量密切相关,因此零件曲面最终面形受几何、物理、性能等多源约束,加工难度大,现有的加工方法已无法满足要求,迫切需求按照零件性能进行加工的新方法。针对复杂曲面零件的性能特点和制造工艺要求,提出一种将复杂曲面零件分为多源约束面形再设计类和几何约束面形唯一类两种复杂曲面零件的新分类方法。建立面形再设计复杂曲面零件的性能与多源约束间的关联模型,提出性能相伴曲面的多源约束再设计方法,揭示性能与多源约束间的关联关系。结合典型面形再设计类复杂曲面零件工艺特点,建立明确的性能与多源约束间的关联模型,并对其性能相伴曲面的关联模型进行求解,得到再设计类复杂曲面显式模型中性能相伴曲面与关联去除量之间的映射关系。基于多源约束面形再设计类曲面的分类特点,建立了显式关联模型,提出了性能相伴曲面对应的关联去除量的求解方法,并已在典型零件天线罩、共底构件、喷管加工中进行了工程应用,提高了加工精度与效率。     

高性能表面层制造:基于可控表面完整性的精密制造

高性能表面层制造是具有特殊功能性表面层结构零件的精密制造,体现了高性能零件性能与几何参数一体化制造的特点。依据功能性表面层结构零件的性能要求所设计的几何参数和材料特性,选择表面层加工制造方法,确定加工工艺载荷的物质与能量输入条件,通过减控加工工艺的几何、结构、物理、化学等多源耦合约束,构建主动协调的材料加工载荷的应力场、温度场和化学位场等(多)场环境,相应地揭示零件表面完整性变化关系内禀的加工过程印记,利用可控的表面完整性与高性能零件性能的关联模型,实现具有特殊功能性表面层的精密制造。高性能表面层加工制造原理的核心是表面完整性的形成机制、评价方法和调控作用,所提出的高性能表面层精密制造的体系框架,以基于知识方法取代实验迭代的试错法,可解决高性能制造的加工制造反问题。     

基于活动标架理论的加工目标曲面再设计及刀位计算

为解决大型低刚度复杂曲面零件精度难以保证的加工难题,针对精加工目标曲面几何面形未知、随机形变误差远大于设计公差的实际加工特征,研究基于E.Carten活动标架理论的加工目标曲面再设计正向建模技术,以及以参考廓形及几何参数实测数据为依据的刀位点计算方法。在分析了可测参考面、加工基准面及加工目标面空间位姿关系的基础上,根据物理或几何约束要求,采用数字化手段再设计出精加工目标曲面,并利用曲面模型重新计算曲面加工刀位点。通过某型号液体火箭发动机变壁厚喷管冷却通道的加工试验验证,表明所提出的再设计数字化加工方法满足这类高物理性能和高几何精度曲面零件的加工精度要求。     

高性能精密制造方法及其研究进展

科学技术的迅猛发展,催生了高端装备与产品的不断涌现。然而,这些装备和产品的"高端"很大程度上要依靠一大批高性能的零件/部件/构件/器件(简称高性能零件)来保证。这些高性能零件以透波、密封、减阻、结构弹性和抗疲劳特性等物理性能为主要制造指标,不仅材料特殊,其表面也往往呈现精密复杂曲面、超高精度、跨尺度微纳复合结构或具有功能性表面层等几何特征和加工要求。高性能零件的性能受几何、物理等因素的耦合作用,采用传统工艺进行加工制造十分困难,难以满足该类零件的精密(含超精密)制造要求。从高性能零件的需求和应用出发,提出并阐明高性能零件的特点、分类及各自内涵。针对七类高性能零件,论述相关加工制造技术的研究现状、存在的难点和核心问题,指出可行的解决途径、突破方向和未来的发展趋势,为构造高性能零件加工制造理论、方法和工艺技术体系,解决高性能零件的精密制造难题,提供参考和依据。     

自由曲面光学元件的设计、加工及面形测量的集成制造技术

针对自由曲面光学组件的超精密制造这门崭新技术,开发出从自由曲面光学设计、CAD连续数据转化、自由曲面模型重构、多轴加工仿真与切削优化、加工误差补偿到自由曲面面形测量的集成制造信息平台。所开发的集成技术,能有效减少在同类多轴机床编写复杂数控程序的时间,优化加工条件与切削策略,针对不同类型的自由曲面光学零件的主工艺,进行数字化仿真,避免昂贵的反复试切试验,以及提高产品的面形精度。并通过一系列的试验来验证该集成平台的稳定性和有效性。     

基于在线检测的曲面光学零件加工技术

提出了一种基于在线面形检测与补偿加工相结合的光学曲面零件的超精密加工方法,在线面形检测系统由空气静压浮动探针和光纤式激光干涉位移计构成。利用该加工方法实际加工了一个光学球面零件,其综合面形精度达到了P—V值0．41μm。     

复杂曲面零件超精密加工方法的研究进展

超精密加工技术是降低工件表面粗糙度、去除损伤层,获得高形状精度、表面精度和表面完整性的终加工手段。复杂曲面零件的广泛应用和精度要求的不断提高,取决于复杂曲面零件的超精密加工技术。概述了复杂曲面零件的超精密成形加工、超精密抛光等加工方法,分析各种典型加工方法和材料去除机理,从加工精度、工具与曲面吻合度、加工效率与成本、环境友好性等方面对几种复杂曲面超精密加工方法进行比较。对复杂曲面零件超精密加工技术的发展趋势进行预测。     

非球面曲面光学零件超精密加工装备与技术

"Nanosys-300非球面曲面超精密复合加工系统"是 "九五"重点预研课题-"非球面曲面的超精密加工与测量技术"的主要研究成果.重点对非球面曲面光学零件超精密加工机床,非球面曲面光学零件超精密加工工艺,非球面曲面光学零件超精密测量技术进行了研究.其主要技术成果有:非球面超精密复合加工系统综合设计和制造技术,高速超精密空气静压主轴系统,超精密闭式液体静压导轨系统,高速超精密空气静压磨头电主轴系统,开放式高性能数控系统集成技术等.系统的精度检测和工艺实验表明其研究水平进入了国际先进行列.     

超精密快刀伺服加工复杂光学面形的技术研究

超精密快刀伺服加工技术适用于复杂面形光学零件的高效优质加工。文中通过分析快刀伺服加工的控制结构、压电陶瓷驱动性能,进行了超精密快刀伺服装置的设计与研制,建立了其传递函数模型。最后完成了典型复杂面形光学零件的加工试验,并对加工结果进行测试与分析,测试结果表明满足了设计的性能指标要求。     

复杂曲面零件超精密多轴铣削加工工艺研究

常规的铣削加工工艺在工艺规划中具有不确定性,影响工艺质量。针对铣削加工工艺的质量问题,研究人员设计了多种加工工艺。基于NSGA-Ⅱ的多轴铣削加工工艺,与基于切削稳定性与表面质量约束的多轴铣削加工工艺的应用较为广泛。因此,设计了复杂曲面零件超精密多轴铣削加工工艺。选择小楔角铣削加工刀具,选用0°前角作为刀具楔角,结合刀柄结构缩小回转半径,实现铣削刀切削稳定的目标。规划复杂曲面零件超精密多轴铣削走刀轨迹,将多轴轮廓铣的刀轴位姿与投影方向进行调整,在复杂曲面零件表面生成光滑轨迹,确保铣削加工质量。采用仿真实验,验证了该工艺的铣削质量更佳。     

Explicit correlation model of multi-source constraints for Re-design parts with complex curved surface

In precision machining of complex curved surface parts with high performance, geometry accuracy is not the only constraint, but the performance should also be met. Performance of this kind of parts is closely related to the geometrical and physical parameters, so the final actual size and shape are affected by multiple source constraints, such as geometry, physics, and performance. These parts are rather difficult to be manufactured and new manufacturing method according to performance requirement is urgently needed. Based on performance and manufacturing requirements for complex curved surface parts, a new classification method is proposed, which divided the complex curved surface parts into two categories： surface re-design complex curved surface parts with multi-source constraints（PRCS） and surface unique complex curved surface parts with pure geometric constraints（PUCS）. A correlation model is constructed between the performance and multi-source constraints for PRCS, which reveals the correlation between the performance and multi-source constraints. A re-design method is also developed. Through solving the correlation model of the typical paws performance-associated surface, the mapping relation between the performance-associated surface and the related removal amount is obtained. The explicit correlation model and the method for the corresponding related removal amount of the performance-associated surface are built based on the classification of surface re-design complex curved surface parts with multi-source constraints. Research results have been used in the actual processing of the typical parts such as radome, common bottom components, nozzle, et al., which shows improved efficiency and accuracy of the precision machining for the surface re-design parts with complex curved surface.     

机械加工工艺对汽车零部件精度的影响探讨

汽车零部件精度是影响汽车整体品质、性能的关键因素之一,也是衡量汽车零部件加工工艺水平的指标之一,随着我国汽车产业的蓬勃发展,汽车零部件精度标准愈来愈严格,从而对机械加工工艺水平有了更高的要求。为扎实奠定汽车制造行业的发展基础,本文对机械加工工艺对汽车零部件精度的影响展开探究,分析优化工艺的技术路径以及精度控制策略,以供行业内参考与借鉴。     

非回转体大圆弧面的数控加工

非回转体零件是机械加工中常见零件之一,文章主要介绍该类零件大圆弧面的数控加工方法。内容包括零件加工的工艺分析、工艺方案及工艺措施的制订、数控加工程序的编制等。     

超精密加工技术与直线电动机在超精密加工装备中的应用

超精密加工是多种技术综合的一种加工技术,通过超精密加工能够使被加工零件的形状精度、表面粗糙度和表面完整性达到空前的水平。直线电动机以其独特的优势,在超精密装备中得到更广泛的应用。本文主要针对超精密加工技术与直线电动机在超精密装备中的应用,以及在国内外的发展状况进行了阐述,重点提出了超精密加工技术与直线电动机在加工制造业中应用的明显优势,同时也说明了它们的一些缺点及可行的解决方法。     

复杂曲面计算制造技术的研究

阐述了计算制造技术的理论基础和方法，分析了影响曲面磨削的种种因素，针对复杂曲面磨削过程的特点，研究如何从复杂曲面设计中提取几何约束的加工信息，并预处理加工零件的几何信息，以支持曲面加工的工艺规划活动。     

游离磨粒精密光整加工方法综述

指出了磨粒精密光整加工是先进制造技术的重要组成部分之一,是保证产品精度和表面质量的重要方法.磨粒光整加工在改善表面精度和提高表面层力学机械性能的同时,又提高了加工精度和表面完整性.论述了磨粒精密光整加工技术的原理、特点、关键技术及在工业生产中的具体应用,其目的是在装备制造业中,利用磨粒进行光整加工实现低成本、高表面完整性、高效率精密加工.     

Digitization modeling and CNC machining for enveloping surface parts

Nowadays, the demand for high-quality enveloping surface parts is increasing in machinery, aviation, military, and many other fields. Given the complexity of the surfaces, the enveloping surfaces parts are usually processed by grinding method. This grinding process is low in precision and poor in efficiency for lack of accurate digital CAD model of these parts. In this paper, a new modeling method for the complicated enveloping parts has been developed. The digital CAD model is constructed by using vector representation, transformation matrix, and spatial meshing theory. Next, a better computerized numerical control (CNC) machining code is generated based on the accurate digital CAD model, and a high-quality envelope surface could be machined on the basis of the code in CNC machining center. The normal vector algorithm is adopted to detect and avoid collision and interference during the processing. Finally, the digital CAD models of a planar double-enveloping worm and worm wheel famous at difficulty in modeling and CNC machining have been conducted as an instance. The machining experiment results show that the machining precision of the enveloping surface parts have been increased because the part’s digital CAD model is extraordinarily accurate.     

天线罩CNC修磨机床磨削轨迹计算

为了完成天线罩类大型复杂型面硬脆材料工件内廓型的测量与精密磨削，研制了天线罩CNC修磨机床；依据测量得到的天线罩内廓型离散数据和曲面上要求的各点去除量，经复杂数据处理后在计算机控制下，由电镀球形金刚石砂轮进行天线罩内廓型的精密磨削；根据天线罩内廓曲面的特点和加工要求，提出了一种刀具轨迹计算方法；在满足指定精度的情况下实现天线罩内廓曲面的高效率加工，使天线罩达到设计规定的性能指标。     

薄壁腔体类零件加工变形问题工艺研究

薄壁腔体零件的铣削加工变形是影响产品加工质量的重要因素。在微波测试仪器中广泛采用薄壁腔体类零件,此类零件一般都具有结构复杂、加工难度大等特点,而且在加工过程中容易产生较大的变形,难以保证加工精度和表面质量。在工艺研究中,采用粗、精铣削加工分离的工艺流程,低温去应力退火的热处理方式以及采用“无应力”装夹方式等工艺方法的改进,减小零件在铣削加工过程中的变形,从而提高了零件的加工精度和表面质量。