大型薄壁机匣件辅助支撑方式优化

针对大型薄壁复杂结构整体机匣件加工变形大,影响发动机装配精度、维修性能和使役性的突出问题,采用ABAQUS软件有限元仿真计算及其二次开发技术,提出一种以连续多个静态隐式分析步仿真计算代替动态显式仿真的方法,实现了整体机匣件加工变形的有限元快速仿真预测;基于加工变形预测结果,对辅助支撑元件数量、支撑位置和支撑元件结构等因素进行优化设计,有效地减小了大型薄壁复杂结构机匣件的加工变形,完善了该类工件的小变形加工技术。     

大型铝合金薄壁回转体零件切削力分析研究

根据大型薄壁回转体零件切削力测试试验要求,研制了外圆专用压电式测力仪和内孔专用压电式测力仪。通过单因素试验分析,得出切削力的变化规律曲线,并采用有限元分析方法对切削力和工件变形影响进行了分析研究。最终得出在切削过程中主切削力Fz数值最大且对工件的加工精度影响最大。     

GH4169三维车削力与温度有限元仿真

针对航空难加工材料GH4169高温合金加工过程切削力大且加工易变形的问题,对其车削加工过程中的温度与切削力进行研究。通过对有限元仿真关键技术的讨论,应用Abaqus有限元分析软件,对GH4169材料建立了三维车削模型,对车削过程中的温度场和应力场进行分析;在同样切削条件下,分别得到了三维仿真切削力、实验切削力以及二维切削力,通过切削力的对比分析,验证了三维切削仿真模型的正确性。应用所建立的三维模型模拟出不同切削参数下的切削力,得到了不同切削参数对切削力的影响规律。     

薄壁件立铣切削力的有限元模拟与实验研究

薄壁件铣削加工中铣削力是导致加工变形的直接原因,是加工误差的主要影响因素.在考虑刀具变形、工件及刀具材料性能参数的基础上,建立了三维斜角切削力有限元模型,利用有限元分析软件ABAQUS对薄壁件斜角切削过程进行了仿真模拟.其次,针对铣削过程进行了切削力测试,结果表明本文提出的切削力有限元模拟方法具有较高的精度,对切削参数的优化提供了理论依据和便利工具.     

航空铝合金7075-T7451薄壁件铣削加工模拟及变形预测

在考虑刀具变形、工件及刀具材料性能参数的基础上,建立了三维斜角切削力有限元模型,利用有限元分析软件ABAQUS6.8对航空铝合金7075-T7451材料进行了铣削仿真模拟,获得了切削力、工件变形情况、上层材料对下层材料切削力的影响、切屑形状与大小等规律。其次,针对航空铝合金7075-T7451材料铣削过程进行了切削试验,结果表明所提出的切削力有限元模型具有可行性,可以有效地预测薄壁件的铣削加工变形。     

基于数控车削的锥形薄壁零件加工

薄壁类回转体零件的车削加工,存在着装卡困难、过程尺寸不易控制、零件变形量大等的技术难点,笔者以锥壳的加工为例,介绍了该类零件的优化加工方法。通过对工装夹具的改进使得零件加工时获得了额外的轴向拉紧力从而减少径向夹紧力以控制工件变形,保证尺寸要求。并且对进刀方式进行优化减少了不锈钢材料内孔加工时的挤屑现象。通过以上方法达到了用户的使用要求完成了零件的加工。对薄壁类曲面回转体零件的批量车削加工具有一定的借鉴作用。     

航空机匣工件车削加工变形量预测及误差补偿

基于车削过程切削力预测模型,采用有限元方法对航空难加工材料薄壁圆筒工件(机匣)的车削变形(让刀)量进行预测,获得了加工变形量与背吃刀量的关系图;进而采用曲线拟合方法,得到了背吃刀量修正函数,利用该修正函数进行刀位点轨迹补偿,可实现提高加工精度、缩短试制周期和降低试制成本的目的。该方法还可应用于其他薄壁圆筒工件的加工变形量预测与误差补偿。     

基于激光辅助的氮化硅陶瓷车削表面质量研究

针对氮化硅陶瓷材料加工难度大、表面质量难以保证等问题,提出了一种针对氮化硅陶瓷的激光辅助车削方法,通过激光对工件进行了预热,改善了陶瓷材料加工区域的材料特性,降低了材料的硬度和脆性,在减少切削力的同时,有效改善了陶瓷工件的表面质量。首先,利用有限元软件ABAQUS/CAE建立了氮化硅陶瓷材料的本构模型,分析了激光对车削中材料去除的作用效果;然后,设计了激光辅助车削实验,研究了激光功率参数对切削力和表面粗糙度的影响规律,并将实验结果和仿真分析结果进行了对比。研究结果表明:随着激光功率的增加,切削力和表面粗糙度都逐渐降低,实验中切削力最大下降了59.5%,表面粗糙度最大下降了85%,使用激光辅助加工后的表面质量得到了明显提高;同时,实验与仿真结果趋于一致,验证了所建模型的正确性。     

钛合金薄壁件超声振动辅助铣削工艺研究

在钛合金薄壁件的铣削加工过程中,存在薄壁件变形大、加工精度低等问题,为此,提出了一种基于超声振动的辅助铣削加工工艺方法。首先,分析了钛合金材料的切削变形机理,得到了影响工件变形的关键因素,为后续参数指标分析提供参考;然后,利用ABAQUS有限元仿真软件,对钛合金薄壁件的形变和受力情况进行了分析,讨论了超声振动的作用机理及其对切削力的影响;最后,在超声辅助条件下,通过单因素试验,研究了不同工艺参数对薄壁件铣削形变量的影响规律。研究结果表明：超声振动辅助加工可有效解决薄壁件铣削变形问题,大幅提高其加工精度;随着主轴转速和超声功率的增加,薄壁件的变形量呈逐渐降低的趋势;而随着进给速度的增加,薄壁变形量呈逐渐增加的趋势。该试验结果与仿真结果基本一致,与理论值的平均误差在5%以内,由此可见,该结论可为钛合金薄壁件铣削加工中参数的选择和优化提供参考。     

基于Deform 3D的高速车削加工仿真研究

基于有限元分析软件Deform 3D对高速车削加工进行仿真研究,通过实例分析了车削过程中切屑的形成过程,切削力大小、切削温度及应力应变的分布情况。该仿真结果对车削工艺效果的预测和优化具有现实的指导意义。     

工件尺寸对高速车铣SiCp/Al复合材料薄壁件切削力的影响研究

使用ABAQUS有限元软件对Si Cp/Al复合材料薄壁件的高速车铣加工进行仿真研究,分析工件几何尺寸即工件直径、壁厚和工件的夹持悬伸量对车铣切削力的影响规律。仿真得出:工件直径对切削力的影响最为明显,随工件直径增加的开始阶段车铣切削力的变化幅度较小,但之后再随尺寸增加切削力明显上升;工件壁厚和工件夹持悬伸量对车铣切削力的影响次之,工件壁厚增加,切削力开始上升,之后变化幅度减小;而随悬伸量的增加切削力有先增后减的趋势。从对三向力的影响来看,工件尺寸和悬伸量变化对Fx'方向力影响最大,对Fy'和Fz'影响很小或几乎没影响。薄壁回转体的尺寸参数和悬伸量直接影响工件的刚度,在切削加工中对切削力的影响比较大,因此该仿真研究对薄壁件车铣加工实践具有重要的指导意义。     

薄壁零件切削加工中筋板变形的分析与补偿

研究了薄壁零件加工过程中切削力所导致的筋板变形情况,应用经验公式对加工中的切削力进行计算,通过ABAQUS有限元软件对筋板变形情况进行仿真分析,并采用数控刀路补偿方式对产生的变形进行补偿。     

薄壁圆筒零件车削刚度分析

结合车削加工经验,通过理论计算和仿真分析相结合的方法,研究了薄壁圆筒零件车削刚度的判定方法。通过车削力计算、车削力作用下变形量计算和重力作用下变形量计算,计算得出了车削过程中零件的整体变形量。利用有限元软件ANSYSWorkbench对薄壁圆筒零件车削时的变形状态进行仿真计算,通过实例验证了理论计算方法的正确性。最终得出了薄壁圆筒零件外形尺寸与车削刚度的关系,可以通过关系式直接判定能否在不使用支撑工装的情况下完成车削加工。     

基于刀具磨损的钛合金薄壁件加工变形研究

针对钛合金薄壁结构件切削加工过程中的切削力和刀具磨损进行了实验,得到了切削ZTC4钛合金的切削力和刀具磨损的经验公式。根据该薄壁结构件的实际加工情形建立了有限元分析模型,利用生死单元法、移动载荷技术和刀具磨损量线性叠加方法,模拟得到了该型薄壁件的加工变形规律,最后实际加工了一个零件,利用三坐标测量仪测量得到了零件的实际变形值,通过比对仿真值,进一步验证了有限元模型的准确性。研究结果表明,该有限元模型能够比较准确预测薄壁结构件的加工变形情况,对实际生产具有指导意义。     

航空整体结构件高效高精度加工关键技术研究（下）

（2）薄壁结构件加工变形的预测与控制针对薄壁型结构件产生的局部加工变形问题,武凯等人采用有限元仿真技术研究了薄壁腹板、侧壁加工变形规律及其变形控制方案,指出大切深法以及分步环切法可以充分利用薄壁件自身刚性,减小加工变形,提高加工精度;王志刚等人基于材料始终处于弹性范围的假设,分析了薄壁零件的加工变形,数值模拟时考虑了切削力作用下侧壁的弹性变形,但没有考虑初始残余应力和切削热对变形影响;     

薄壁零件高速铣削加工变形模型及变形规律研究

针对集中载荷作用下薄壁零件(两邻边固定、两邻边自由的矩形)的变形问题建立静态铣削力模型。利用ANSYS 14.0有限元软件进行仿真加工,研究了铝合金薄壁件在数控铣削过程中切削力不变时,零件在长度和高度方向的变形情况以及不同铣削力对变形的影响。得出薄壁零件在顺铣过程中的变形规律并提出了预防措施。     

基于变形有限元仿真的薄壁套筒加工参数优选

为了实现薄壁件加工中的最小形变,利用UG NX软件的有限元仿真模块,对薄壁件车削加工参数优选进行了研究。通过建立有限元仿真模型,分析某一加工瞬时薄壁件受力变形情况,并通过切削实验对比仿真结果,实验结果表明:仿真模拟数据与实际测量数据具有较高一致性。最后设计了基于有限元仿真模拟的正交实验,优选最佳切削参数组合。     

基于ABAQUS的微细正交车铣加工切削力有限元模型及实验研究

基于微细正交车铣加工的切削力进行有限元建模,针对微细加工建立了材料本构模型,引入应变梯度理论,使模拟过程中的切削力更真实地反映实际加工过程;通过建立车削轴工件和铣削轴刀具均旋转的三维正交车铣模型增加了模型的真实性,利用ABAQUS有限元分析软件对微细车铣加工中的切削力进行建模,并设计了测试系统,验证了模型的有效性。对比分析理论模型和实验测试,结果表明,所建立的切削力仿真模型与实验结果基本吻合,可以利用此模型预测切削力、优化切削参数以及进行进一步的研究。     

轴向车铣薄壁回转体的动力学分析

根据弹性体动力学理论,建立轴向车铣加工薄壁回转体的动力学模型,得到了各阶固有频率和主振型的计算公式,分析了在简谐激励下薄壁回转体强迫振动的动力学响应。利用ANSYS对ZL101薄壁回转体的轴向车铣加工进行了模态分析和谐响应分析,得到了振动峰值的频率和幅值,且与理论计算的结果一致。研究结果表明,在薄壁回转体的轴向车铣加工中,合理选择铣刀转速和齿数,可使切削力频率避开共振区间,有利于得到更好的表面质量。     

难加工材料超声车削有限元仿真

针对普通车削不能很好的满足一些难加工材料性能要求的情况,提出了超声波辅助车削技术,这项技术是将超声振动有规律地叠加在刀具上,形成稳定有规律的振动,这样就会产生动摩擦并且以动摩擦代替静摩擦。通过对超声车削加工和普通车削加工在不同切削速度和切削厚度时的有限元模拟仿真,分别探讨在相同条件下不同厚度、不同切削速度对瞬时切削力的影响;同时,对比普通车削和超声车削在加工过程中的等效应力云图,可以得出超声车削在加工难加工材料时的优越性。