蒙皮柔性夹持数控切边的有限元分析方法及系统开发

基于可重构柔性工装的蒙皮数控切边技术属于新一代蒙皮数字化制造工艺,保证工艺系统刚度是该技术实际应用的难点之一。为了校验切边过程的稳定性,利用单元生死技术实现了蒙皮切边过程的有限元仿真,并基于ABAQUS平台开发了切边数值模拟分析系统,预测切边轨迹的振动情况。为了给仿真分析提供精确的铣削力,结合铣削力理论模型和铣削力试验,建立了航空铝合金蒙皮材料2024-T3的铣削力预测模型。最后给出了仿真分析实例,结果表明,该系统可以预测柔性夹持下的蒙皮切边过程的应力、振动,能为蒙皮数控切边技术的生产实际应用提供技术保障。     

飞机蒙皮加工柔性夹具系统的研制

概述了飞机蒙皮的重要性和蒙皮加工存在的问题,设计了柔性夹具系统的机械结构,研制了柔性夹具的控制系统,标定了柔性夹具系统的精度,实现了飞拉蒙皮加工的定位夹紧。     

飞机蒙皮吸盘式柔性工装系统研究

针对我国飞机生产制造业传统模式中一种零件一套专用工装的问题,采用数字化柔性工装技术的方法,研制了一套柔性工装系统,替代了多个固定工装。对应用于飞机蒙皮等零件的柔性工装系统进行研究,该系统通过电机带动立柱阵列进行三维运动控制,利用可调立柱阵列对蒙皮进行定位,采用真空吸盘对蒙皮进行吸附夹紧,最终实现了飞机蒙皮零件的重建、定位和吸附夹紧。最后用激光跟踪仪对柔性工装系统的运行精度进行检测,结果表明X、Y、Z三个方向的定位精度均在±0.1mm以内、重复定位精度均在±0.05mm以内。     

蒙皮镜像铣切系统及先进制造工艺的应用

针对飞机蒙皮零件传统工艺方法无法满足精确制造和绿色制造的需求,对数铣替代化铣的飞机蒙皮厚度精确加工技术进行研究,采用集蒙皮切边、开口、制孔和厚度精确加工于一体的蒙皮镜像铣切系统,实现了飞机蒙皮的精确制造.介绍了国内首台蒙皮镜像铣切设备的系统工作原理及应用状况,对比分析了传统工艺方法与蒙皮镜像铣切系统先进制造工艺及数字化柔性工装技术的优势.通过实际应用验证:蒙皮一体化加工技术的应用使我国航空制造技术迈入了飞机蒙皮精确一体化制造领域,推动了我国航空制造技术的发展.     

多点定位式柔性夹持工装设计与研究

为了解决飞机、汽车等行业的薄壁零件在常规方法定位加工中劳动强度大、自动化程度低、生产效率低、成本高、质量不稳定,且因形状复杂、刚度低不易定位夹持等问题,提出了基于多点真空吸附式柔性夹持工装方法。设计了一套X-Z两坐标的点阵式机械结构和采用真空泵系统的真空回路,并运用CATIA有限元分析模块对工装横梁的强度和刚度进行了校核,完成了一套用于薄壁零件的柔性工装系统。结果表明该设计满足要求,系统能有效提高制造柔性,为解决传统定位方法的缺陷提供了一种思路。     

面向飞机蒙皮的机器人喷涂轨迹规划

针对飞机蒙皮在线示教编程效率低、轨迹精度差及适用范围有限等问题,基于双目视觉三维扫描及CAD/CAM领域的加工模拟功能,提出一种根据三维模型的加工轨迹生成工业机器人喷涂轨迹的离线编程方法,为解决模型未知的复杂自由曲面喷涂问题提供了新思路。通过三维扫描获取飞机蒙皮表面点云并处理得到其三维模型,结合喷漆工艺,在Unigraphics加工模块中对三维模型加工轨迹进行参数化编程,提取轨迹点并调整喷枪姿态生成机器人喷涂路径;以飞机蒙皮为例进行喷涂仿真。结果表明:该离线编程方法的编程效率、轨迹精度明显优于在线示教编程;该编程方法对其他自由曲面同样具有适用性。     

飞机立柱式柔性工装定位误差分析与精度保障

为保障柔性工装各组成立柱式三坐标定位单元的定位精度0.05 mm的设计要求,实现基于协调孔的精确装配定位,在某机型四个前缘襟翼部件柔性装配过程中,根据柔性工装的定位特点对柔性工装定位精度影响因素进行了综合分析.在所建立的工装坐标系下应用激光跟踪仪测量立柱定位单元的定位精度,基于滚珠丝杠传动系统的轴向定位误差与导程误差、导轨导向传动系统的安装定向误差,建立柔性工装立柱定位单元单轴运动的定位误差模型,对综合定位误差进行计算,并提出了定位精度保障的实验方案.实验表明,经误差补偿后,柔性工装立柱定位单元的定位精度完全能够满足工程中对飞机部件定位精度的要求.     

一种薄壁构促装配柔性夹持装置的设计与有限元仿真

针对多种不同形状及尺寸薄壁筒段对接装配时,专用夹紧装置无法通用,导致飞行器制造成本高、周期长这一问题,对实现不同形状及不同尺寸薄壁筒段的柔性可靠夹持进行了研究。采用Inventor设计了一种基于8个两自由度机械协同工作模式的薄壁筒段对接装配用自动化柔性夹持装置,实现了对接孔所在工具圆直径在400 mm～1 156 mm范围内任意圆柱形或异型薄壁筒段结构的自动化柔性、快速、可靠夹持,薄壁筒段结构对接装配质量及效率显著提升;利用ANSYS Workbench对薄壁筒段结构对接装配过程中,柔性夹紧装置结构件受力最大的两个极限工位进行了静力学仿真分析。研究结果表明:该柔性夹持装置中各结构件受力合理、结构可靠,可应用于飞行器自动化柔性总装生产线。     

汽车曲面钣金件三维激光切割柔性夹持工装的设计与应用

针对汽车曲面钣金件三维激光切割过程中工装夹具存在操作不够灵活、便捷,排屑、排渣、排气不够通畅等问题,组织科研团队,利用柔性工装的思路对工装制作方式加以优化和改进,设计出适合企业实际情况的柔性便捷工装,在满足加工质量及操作便捷的基础上,有效提高定位精度,缩短工装制作周期,降低制作成本,提高工装重复利用率等,解决了企业难题。     

自由曲面薄壁工件加工的柔性定位方法研究

针对飞行器大型薄壁件为刚度极差的弹性体且表面轮廓为自由曲面,传统的面向刚体的六点定位原理和相应的工艺装备技术已不能适用这类工件的高效高精度加工这一问题,对新的弹性体曲面定位方法和相应的薄壁件柔性工艺装备技术进行了研究,探讨了系统数学模型的建立和求解柔性定位/支承阵列位置坐标的实用方法,并给出了基于UG/open的实现方案与相关的案例验证数据.验证结果表明,提出的方法和实现方案较好地解决了柔性定位/支承阵列的精确求解,满足了项目的总体要求.     

基于智能元件的柔性夹具设计新方法（2）

为实现柔性夹具设计过程中的元件感知设计环境,辅助工艺员选件、尺寸驱动与自主装配,提出基于智能夹具元件的设计推理方法。在夹具布局设计完成的基础上生成工件本体,以工件本体模型推理智能柔性夹具元件选择,给出基础元件、支撑元件、定位元件与夹持元件的选件规则。利用工件功能特征与元件功能特征、元件之间的配合特征位置关系驱动智能元件的尺寸规格。利用预定义的装配模式推理元件配合关系,并实现元件之间的自动装配。通过开发柔性夹具设计系统,验证了智能夹具元件在设计过程中的有效性。     

铝合金薄壁零件数控加工夹具问题探讨

以铝合金薄壁零件数控加工夹具使用为例,介绍了薄壁零件在数控机床铣削加工过程中的装夹方法.在实际生产过程中,对夹具进行了优化改良,有效减少了工件的装夹时间和定位时间,提高了加工效率和加工精度.满足了月产20万件的批量生产要求,使产品的工艺性、经济性得到显著提高.     

飞机大部件调姿机构柔性多体动力学建模与仿真

为保证飞机大部件调姿的质量与可靠性,构建了调姿机构的动力学模型,模拟了整个调姿过程。根据调姿机构自身特点将三坐标定位器的支撑杆视为柔性体,综合运用拉格朗日方程、虚功原理与拉格朗日乘子法,建立了调姿机构的柔性多体动力学模型;经数值求解得到调姿过程中飞机部件和定位器的受力情况,通过仿真算例验证了所建立的动力学模型的正确性和有效性。该动力学模型可为实现调姿过程的自动控制提供有力的依据。     

基于Arena RT的柔性制造单元控制系统仿真

从物理仿真模型型的控制逻辑和模型中资源的组织形式出发,提出了一种基于Arena RT的柔性制造单元仿真控制模型.采用Web服务技术设计了柔性制造单元控制实体之间的通讯模型,结合Arena RT模犁实时控制外部应用程序的特性,构建了基于Web服务和Arena RT的仿真控制软件体系结构.在此基础上,设计并实现了一种开放式、可视化,以及对柔性制造单元实时控制的仿真集成系统.以某军工单位的机加车间为例,验证了该仿真系统的实时控制性.     

基于Web的数控机床动态仿真系统的研究

为解决机床产品信息发布单一以及客户难以深入了解产品性能等问题,开发了一种基于Web的数字化产品信息展示平台的三维动态仿真系统.该系统充分利用Java语言在网络上的优越性与虚拟现实造型语言技术的交互性,实现了Web环境下产品三维特征、信息的浏览及加工仿真等动态演示.该产品信息发布系统基于web的特性,方便了客户对产品的了解.由于系统能实施数控机床多种动态演示功能,加深了客户对产品性能的全面认识.该方法具有通用性,适合其他产品浏览及动态演示.     

基于ANSYS和ADAMS的自动倾斜器柔性动平台动力学仿真分析

自动倾斜器柔性动平台是直升机旋翼系统中搭载自润滑关节轴承的重要部件,研究柔性动平台对分析自动倾斜器运行安全性有着重要意义。将ANSYS软件和ADAMS软件相结合建立自动倾斜器刚柔耦合模型,并对其进行动力学仿真。结果表明:所建柔性体模型比以往构建的刚性体模型更符合自动倾斜器运动状态,柔性系统仿真结果能更真实、准确地反映动平台的运动特性。