用于飞机舱门装配的柔性工装设计

为解决飞机舱门装配加工时夹具专用的问题,以某型号飞机的六种舱门为研究对象,设计了一套柔性工装夹具系统。建立舱门蒙皮的有限元模型,系统的分析行间距、行边距等布局参数对蒙皮钻孔和铣边加工变形的影响,得到柔性工装布局参数范围,结合舱门蒙皮结构参数对柔性工装的单元结构、行单元布局和列单元布局进行设计,并在此基础上实现控制系统的硬件设计和软件开发,系统调试结果表明该柔性工装系统具有较高的运行精度和定位精度。工程应用实践证明该柔性工装技术产出的舱门满足装配要求,研究结果可以为大型薄壁件的柔性工装设计提供良好的参考,具有很强的工程应用价值。     

一种薄壁件柔性多点加工工装布局优化技术

薄壁件在多点柔性工装系统定位和支撑作用下,支撑单元布局对其加工变形的影响尤为明显。为此,提出了一种以最小化最大加工变形为目标函数的薄壁件加工布局优化方法。通过有限元计算和迭代算法相结合的方法进行了工装布局的快速优化。实例验证表明,工件最大加工变形被控制在0.679 mm,相对优化前的1.685 mm减小了59%,由此验证了该优化方法的正确性与合理性。     

基于B样条的航空薄壁件加工变形预测与控制

针对开发航空薄壁件多点柔性工装系统的需求,研究了航空薄壁件多点柔性数控加工中的变形预测与控制问题。研究了利用有限元分析和Matlab编程建立B样条加工变形数学模型并进行预测的方法及高速铣削切削参数在线优化控制加工变形的原理和方法。研究结果表明:基于B样条曲面数学模型可对加工变形进行预测,切削参数的在线优化能够有效地控制加工变形。研究结果为有效地解决柔性工装的设计和制造提供了必要依据。     

薄壁件多点柔性加工变形的有限元分析

针对开发薄壁件多点柔性工装系统的需求.研究了薄壁件多点柔性数控加工中的变形问题.通过建立工件加工的有限元模型,利用ANSYS对变形进行静态非线性分析.得到了不同受力、不同间距情况下最大变形量随工件厚度变化的规律,以及不同受力、不同工件厚度情况下最大变形量随支撑间距变化的规律,同时还得到了不同厚度、不同间距情况下最大变形量随切削力变化的规律.分析结果表明:工件厚度变化时,最大变形量近似呈指数规律变化;支撑距离和切削力变化时.最大变形量近似呈线性规律变化.研究结果为更有效解决柔性工装的优化设计和控制问题提供了必要依据.     

多点柔性工装装夹布局优化研究

薄壁件在多点柔性工装系统定位和支撑作用下,支撑单元布局对其加工变形的影响尤为明显。为此,结合有限元技术、正交实验理论和多元非线性回归的方法,提出以支撑单元的布局为设计参数,建立以薄壁件的最大变形和平均变形为指标的加工变形预测模型。为了简化计算,采用加权的方法将多目标预测模型转化为单目标预测模型,进一步以该单目标预测模型为目标函数,采用全局寻优能力较强的遗传算法进行优化计算,得到理论最优的装夹布局。实验结果表明:多点柔性工装系统的装夹布局与薄壁件的加工变形确实有非线性回归关系,且通过遗传算法得到的最优装夹布局,经过加工分析其最大变形量和平均变形量分别比均匀分布布局降低了53.0%和54.4%,比正交实验最低降低了19.0%和8.9%。     

基于指数平滑的航空薄壁件加工误差预测与控制

针对开发航空薄壁件多点柔性工装系统的需求,研究了航空薄壁件多点柔性数控加工中的误差预测与控制问题,提出了基于预测的轨迹误差控制方法.对变形误差控制原理,视觉传感系统对基于结构光的曲面信息获取方法,三次指数平滑加工轨迹的预测方法进行了研究.研究结果表明:指数平滑法对加工变形值的预测具有较高的精度,对于"提前"获得刀具运动轨迹的可能位置,并采取纠正措施具有重要意义,为更有效地解决柔性工装的加工轨迹控制提供了必要依据.     

高温合金薄壁圆筒焊接变形控制研究

为解决某型号航空发动机产品焊接加工难题,进行了Inconel 718高温合金薄壁圆筒零件焊接变形控制工艺研究。通过分析薄壁筒体焊接变形的原因,采取合理的接头设计、焊接工装设计、优化焊接工艺和焊后热处理及热处理防变形工装等措施,产品焊缝质量满足I级要求,焊缝圆度变形控制在0.2 mm以内。最终通过了验证,较好地控制了高温合金薄壁圆筒产品焊接变形,焊缝质量优良,可为相关薄壁圆筒产品焊接提供技术支持。     

柔性工装系统多点定位的自适应优化

针对飞行器大型薄壁件加工的技术难点,开发了基于机器人操作的智能柔性工艺装备系统。通过分析系统结构和运行原理,建立了数学模型,提出了多点定位的自适应优化方法。该方法根据给定的加工轨迹,自适应地调整柔性工装系统的定位/支承分布,保证总体加工变形趋近最小。实例验证表明,该方法可以使柔性工装系统的支承分布处于最优状态,实现对系统资源的最佳利用,满足飞行器大型薄壁件的高速高精度加工需求。     

锥形薄壁大圆弧面精密制造技术研究

为了解决某火箭弹研制过程中薄壁、大尺寸圆弧的精密加工难题,以弹头本体为实例,针对制造过程存在的瓶颈、困难问题,从加工过程的变形控制、组合装夹方案工装设计及切削参数优化、改进刀具和降低设备使用成本等方面着手,对锥形薄壁大圆弧面的精密制造工艺技术进行了深入研究。研究结果表明,通过计算机辅助技术绘制粗车坐标图在普通车床进行粗车去大量,可以替代数控车床,降低设备使用成本,通过合理制订工艺路线结合工装设计可以有效控制装夹变形和加工变形,通过刀具改进和工艺参数优化,解决了高硬度难加工材料加工过程中刀具磨损快的问题,最终实现了锥形薄壁大圆弧面的精密加工,取得了良好的效果。该研究成果在类似结构零件的大圆弧面精密加工中得到了广泛应用和推广。     

无底孔箱底整体成型车切装置设计

根据整体成型箱底的实际工艺加工需求,文章设计了一套内外形车切装置,其中内形车切装置可实现不同直径、不同高度产品的加工需求,增强了工装的适应性和工艺性。外形车切装置采用型面吸附压紧方式,既能有效控制加工变形,又极大地提高了作业效率。该成套装置有效解决了无底孔箱底定位夹紧难、加工易变形、专用工装适应性差及加工效率低等问题。