基于装夹方案的夹紧力及加工变形仿真

夹具装夹引起的变形是影响薄壁件加工精度的重要因素。针对大型薄壁回转体车削加工过程中工件易变形的问题,应用有限元分析软件,讨论了工件装夹有限元模型中的接触方式、切削力加载以及材料去除方式等关键问题,建立了大型薄壁回转体车削装夹有限元模型。运用所建立模型,分析了夹紧件数量、接触面积以及辅助支撑等因素对夹紧力和工件变形量的影响规律。结果表明,该有限元模型可以有效地预测薄壁件的夹紧力大小和工件变形量,并为薄壁件装夹方案的优化提供可靠的数据支持。     

大型薄壁件多点位自动化柔性支撑系统的位置优化研究

为解决多点位柔性工装系统在夹持大型薄壁件过程中需要满足定位形变量控制问题,基于“N-2-1”定位原理,针对均布算法局限,提出一种不依赖于外部操作者就能按照自生成原理实现系统的位置优化方法,并通过有限元软件Abaqus建立了大型薄壁件多点定位数值模型,采用先整体再局部依次进行位置优化。结果表明：优化后的支撑点位布局合理,系统资源利用率高,与单一整体位置优化相比,添加局部位置优化能够以最少支撑点位使得航空薄壁件更易达到工程要求;而对于局部存在缺陷无法进行支撑,则需考虑特定情况,调整相应支承机构点沿减小工件加工变形的最敏感方向移动,在局部变形较大的地方优化支撑点的数目,使得其变形相对于初始变形量显著下降,并且吸附压力也满足工程要求。     

薄壁零件装夹方案设计与优化

针对薄壁零件刚性差,制造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,分析和阐述了提高薄壁零件加工精度的装夹设计方法.研究了基于遗传算法和有限元方法的薄壁零件夹具布局和夹紧力的同步优化设计方法,以一壳体薄壁零件为例,进行了其夹具的装夹方案设计以及夹具布局和夹紧力的同步优化.结果表明该优化方法可以有效地降低由于装夹不当所引起的工件变形程度, 提高工件的加工精度.     

大厚度比镍基高温合金构件的焊接工艺

基于Inconel718镍基高温合金材料的可焊性分析以及对大厚度比焊接件的结构分析,以1mm厚度的薄壁件为切入点研究了采用与不采用辅助夹具进行焊接定位的施焊效果。采用钨极脉冲氩弧焊方法使用辅助夹具对0.8mm厚度薄板进行焊接工艺试验,获得熔合良好的接头。大厚度比(1∶11)构件的焊接工艺应以控制热输入与防止薄壁件变形为原则,通过分析结构特点可利用夹具进行定位、辅助散热的作用制定出有效的焊接工艺。     

一种高精密液胀定位夹具的优化设计

考虑到薄壁套筒的薄壁长度、厚度,薄壁套筒环状凹槽的深度以及薄壁所受液压力的大小对工件的变形量、定位精度和夹紧力会造成影响,应用ANSYS平台对液胀定位夹具进行有限元建模,分析得出了薄壁套筒薄壁长度、厚度等参数对工件夹紧变形的影响规律,并且通过对目标进行结构优化设计,获得了优化的结构参数,优化后的结构使得液压油密封性能更好,工件和薄壁套筒变形更小,同时能够得到良好的夹紧力矩。结果表明:工件的变形量从1.5μm减小到0.9μm,薄壁套筒最大应力由292.88 MPa减小到282.34 MPa,薄壁套筒两端结合面径向变形由11.8μm减小到8.6μm,夹紧力矩由124.36 N·m减小到67.33 N·m。     

基于运动误差约束的平面定位平台拓扑优化设计

针对传统平面定位平台拓扑优化设计过程中无法预先了解输入输出位移映射矩阵的问题,基于固体各向同性材料惩罚法,采用遗传算法优化得到具有最大运动空间时的平面并联机构雅克比矩阵作为平面定位平台输入输出期望位移映射矩阵,在相同输入条件下,建立以机构实际运动与期望运动间误差最小为目标函数和以机构体积为约束函数的平面定位平台拓扑优化模型并求解。通过3D打印方式得到实验样品,实验与仿真分析表明:采用运动误差约束的平面定位平台拓扑优化设计方法,在一定偏差范围能够得到输入输出位移映射矩阵与给定期望映射矩阵相一致的平面定位平台,表明该方法对平面定位平台设计具备有效性,为其后续研究提供基础。     

直吹管浇注料振动成型夹具的结构优化设计

针对直吹管浇注料振动成型夹具质量过大和动态特性差等问题,建立夹具优化数学模型,采用拓扑优化对夹具结构材料分布进行寻优,并在拓扑优化基础上以灵敏度分析筛选相关性较大的尺寸作为优化变量,基于Kriging法建立响应面模型,采用多目标遗传算法对振动夹具进行尺寸优化,两次优化后的夹具质量共减小了12.7%,1阶固有频率共提高了2.8%。对优化后夹具结构进行扫频振动响应仿真分析,验证了夹具优化设计的有效性及合理性,有效解决了直吹管浇注料振动成型夹具设计中容易出现的试验共振和夹具质量过大等问题。     

基于变密度法的压铸机模板拓扑优化设计

针对当前压铸机合模机构中模板质量大、成本高的问题，结合工程实际应用情况，采用基于变密度法的结构拓扑优化和尺寸优化联合设计方案，应用Optisruct软件分别对定模板、尾板和动模板进行了优化，建立了相应的拓扑优化设计模型，定义了优化目标函数和约束函数，研究了约束体积分数和惩罚因子对拓扑优化结果的影响。通过与优化前的模板结构进行比较，3大模板的总质量由74.68 t减少为66.35 t,减重率达11.5%,且应力分布更加均匀。     

基于响应面法的玻璃钻孔支撑结构优化设计

对玻璃进行钻孔加工过程中,机床中钻孔支撑结构的变形会使钻头发生偏移,降低钻孔的质量,提出了以最小化钻孔支撑结构的变形量和构件质量为优化目标的结构优化设计方法。考虑到支撑结构多目标优化模型缺乏的问题,在ANSYS Workbench软件中进行钻孔支撑结构的有限元分析,通过试验点选取、拟合函数选择和响应面合理性评估,建立了反映钻孔支撑结构关键尺寸与优化目标之间关系的两目标响应面模型,并采用非支配排序遗传算法(NSGA-II)求解。试验表明,Kriging模型具有比标准响应面模型更好的多维变量和非线性问题拟合性能;钻孔支撑结构在满足强度要求的同时,最大变形降低了57.1%,质量减少了30.4%,满足高强度和轻量化的要求,证明了所提出的基于有限元分析、响应面拟合和多目标优化的机床结构件优化设计方法的有效性。     

装夹优化抑制薄壁件加工振动研究

切削振动是影响薄壁件加工精度和质量的重要因素。不正确的装夹方式会引起薄壁件加工振动,从而影响工件加工质量。通过研究装夹布局对薄壁件结构动态特性的影响,提出了一种用来抑制由切削力引起的薄壁结构加工振动的装夹布局方法。并以帯耳形薄壁件为对象进行分析研究,建立了薄壁件有限元模型,采用模态分析方法,根据模型的固有频率和振动规律,优化了夹具辅助支承件的位置以及数量,有效地抑制切削振动。通过试验验证了改进后的夹具布局能提高加工稳定性,为发动机操纵系统带耳形零件的实际加工提供了有益参考。     

通用薄壁类零件柔性夹具设计

薄壁类零件装夹及加工变形是夹具设计中需要重点考虑的问题。根据薄壁类零件的装夹特点,设计一种通用薄壁类零件柔性夹具,该夹具利用独特的径向支撑机构及对间隔环的灵活应用,可以实现对内径不同、长度各异的各种薄壁类零件的柔性装夹,有效克服薄壁零件在切削加工过程中的加工变形及装夹变形,从而保证零件加工质量的稳定性和生产效率的提高,且具有夹紧可靠、零件拆装方便、使用寿命长等特点。     

飞机薄壁零件装配偏差建模与仿真分析

为了准确有效地实现飞机薄壁零件装配偏差预测与控制,提出一种飞机薄壁零件装配偏差建模与仿真分析方法。根据飞机薄壁零件装配工艺过程,考虑零件制造偏差、工装夹具偏差和装配变形,基于确定性定位法和影响系数法建立装配偏差模型。在此基础上,基于蒙特卡洛法对装配偏差模型进行仿真求解,根据偏差源敏感度进行装配偏差优化。以某型飞机机身壁板装配偏差分析为例,验证了所提方法的有效性。     

一种用于薄壁框架类零件铣削加工的夹具设计

设计一种薄壁框架类零件的铣削加工夹具,利用真空吸附原理对零件进行夹持,并采用成组可换活块的方案使夹具可以适应多种型腔的薄壁框架零件的夹持加工。通过带有通气孔的可换活块解决了不同对称型腔零件加工的问题,利用凸轮锁紧杆对零件快速定位、装夹和卸载,整个装夹过程没有对零件造成较大的装夹变形。实践证明:此夹具很好地解决了薄壁框架类零件在铣削加工过程中由于夹持造成的变形问题,同时也提高了零件的加工精度和铣削效率。     

压缩机上外罩制作的工艺实施

为了制作合格的上外罩零件,对其结构、成形工艺难点和工序内容进行了分析,确定了落料拉深、冲凸台、车边、冲孔、整形、压印等8道制作工序。结合冲压模具设计的知识和经验,设计了1副复合模和各单工序模,并对每1道制作工序和各模具工作过程进行了详细的阐述。为了保证车边工序的质量,设计了1副车边夹具,并对夹具的工作原理进行了详细说明。经批量生产证明:上外罩零件的制作工艺、成形方法和工序顺序符合零件的结构特点;所生产的产品完全符合图纸要求,且质量稳定,不良品率低;模具的结构紧凑、操作方便、制造成本低、可互换性好;车边夹具操作简便、工件拆装快捷、夹紧力可调,解决了薄壁类零件装夹的难题,为结构类似的零件的生产提供了借鉴与依据。     

有效提升薄壁铝合金壳体零件数控铣削加工效率的工艺研究

针对一种薄壁矩形壳体零件难加工的特点,设计了一种薄壁矩形壳体零件数控铣削加工工装。通过该铣削工装的实际应用,结果表明:该工装的尺寸和形位公差都在要求规定的范围之内,保证了该类薄壁矩形壳体零件的加工质量与尺寸精度,减小了工件的变形量,简化了该加工工艺流程,极大地提高了生产效率。     

基于PMC的连杆零件数控机床自动夹具设计与实现

为减小多次定位装夹引起的定位误差对零件加工精度影响,通过对连杆零件加工工艺分析,提出以零件不需加工的设计基准面为定位基准,以数控机床自身气源为动力、PMC为控制装置的工序集中式自动夹具设计理念。经设计夹具结构、气动系统和控制系统等,完成了基于PMC的连杆零件数控机床自动夹具制作。该夹具结构简单、定位准确、夹紧可靠、稳定性好。实验证明:利用该夹具加工连杆零件,连杆零件加工表面相互位置精度得到了一定程度的提高。     

轿车(两驱)后地板前段总成焊装夹具设计

以轿车后地板前段总成为对象进行夹具设计,应用CATIA软件设计三维汽车焊装夹具,通过计算、分析及软件进行干涉检查等方法保证夹具设计方案的优化和设计质量,同时,提高了设计效率,并实现夹具结构的合理化。