薄壁半球壳体高精度装焊夹具

尺寸精度要求高的薄壁球壳在进行环形焊缝焊接时,必须避免"塌腰变形"。应用设计结构合理的装焊夹具,薄壁球壳的"塌腰变形"得到控制,保证薄壁球壳的尺寸精度并提高产品合格率。     

柱胞夹芯复合材料承载/减振性能研究

设计一种以薄壁球壳作为复合材料芯子的柱胞夹芯复合材料,研究其结构承载能力和阻尼减振性能一体化的特性。进行2×2柱胞排列的柱胞夹芯复合材料准静载压缩实验和3×7柱胞排列的振动测试实验,并通过有限元模拟静载压缩实验和模态分析。结果表明:随着球壳直径的增大,发生翻转和非对称屈曲所需要的临界位移增大;压缩相同的位移,直径小的球壳压缩荷载大,不锈钢薄壁椭球壳最大应力较高,较紫铜易于屈服,其振动频率较高,结构承载能力强,阻尼减振能力强于紫铜。随着球壳壁厚的增加,承载能力逐渐增强,阻尼比呈先增后减的趋势,以直径较大的球壳为芯子的柱胞夹芯复合材料阻尼减振性能高于小直径球壳。     

PBX部件机械加工过程中的夹持变形预测

高聚物粘结炸药(PBX)部件机械加工过程中的夹持变形直接影响着炸药部件的加工质量。利用既定的基于修正时间硬化理论的蠕变模型,模拟不同结构PBX部件在不同夹持力下的夹持变形。球壳在真空吸附下型面上各点的变形量随纬度增加而增加,方向与径向呈一定夹角;三爪卡盘夹持PBX部件时,最大变形和最大应力都出现在与卡盘爪子接触的区域,且内型面变形量较外型面略小。与千分尺测PBX空心半球真空吸附下顶点变形的试验数据比较,模型在前20min内具有较高的准确性和可靠性,之后仿真结果大于试验数据,60min内最大误差不超过10%。     

热弹性环境下HMX基PBX厚壁结构件失效破坏分析

针对高聚物粘结炸药(PBX)厚壁球结构件引入稳态温度场,并展开了热弹性变形分析,讨论了热应力作用下构件的失效破坏状况。采用包括最大拉应力准则、von-Mises准则、Mohr-Coulomb准则、Drucker-Prager准则等强度准则来分析了厚壁球结构件的承受温差能力与最先破坏点位置,并通过无量纲分析分离出与结构形状尺寸相关的参数因子,从而获得PBX普通结构件的承受温差能力规律。结果表明:Drucker-Prager准则能够较为准确描述PBX厚壁球结构件的失效破坏状况;PBX结构件失效破坏状况与材料特性、结构尺寸等因素相关,提高材料抗拉强度和降低材料弹性模量、优化结构尺寸及形状能提高其承受温差能力。室温下,PBX结构件承受温差能力可以认为由拉伸破坏应变决定,提高PBX炸药的拉伸破坏应变,可以提高其承受温差能力。比较了热环境下三种PBX炸药PBX-A、PBX-E和PBX-C相同结构件下的材料性能,PBX-A的承受温差能力是PBX-C的5.6倍,PBX-E的承受温差能力是PBX-C的4.4倍。     

金属球壳爆炸成形及回弹过程数值仿真

利用LS-DYNA非线性动力有限元程序中的ALE算法和显式-隐式连续求解功能,对某一球内接锥台壳体在爆炸冲击载荷作用下无模成形及回弹过程进行了三维数值模拟,获得了球壳的变形图、应力应变图以及壳体质点时间历程曲线等大量结果,并与实验结果进行了对比,结果表明,仿真结果与实验结果基本吻合.     

薄壁壳体件装夹变形机理有限元分析与控制

针对薄壁壳体件刚性较差,对表面平面度要求较高,而制造过程中极易产生装夹变形的难题,本文以典型的铝合金航空材料构件为例,采用有限元分析方法,对装夹过程中的薄壁壳体件装夹方案进行了优选,主要模拟了在集中载荷与均布载荷作用下,装夹位置、装夹顺序及加载方式对薄壁壳体零件产生变形的影响,结果表明夹紧力分步施加为较优方案,可以有效...     

自动步枪刚性抛壳可靠性分析与设计方法研究

动作可靠性是机构设计中必须考虑的重要因素,也是衡量系统质量好坏的关键指标。为研究自动步枪抛壳机构的动作可靠性,确立了影响抛壳动作可靠性的主要影响参数,建立了一套自动步枪刚性抛壳可靠性分析与设计流程。构建了刚性抛壳动作可靠性简化虚拟样机模型,通过仿真表明抛壳挺位置、抛壳窗后挡板位置和抛壳速度是影响抛壳动作可靠性的主导因素;自动机速度足够大时,重力对抛壳动作可靠性的影响较小;给出了抛壳挺位置确定方法,确立了抛壳窗定位尺寸的取值方程,为自动步枪结构设计提供了参考和依据。还设计了一套可调节抛壳窗后挡板位置的装置并进行射击实验,实验结果与动作可靠性仿真结果一致,表明该方法有效性和适用性较好,具有一定的理论意义和工程应用价值。     

双压板轴向夹紧夹具

针对文献中多次装夹、弹性心轴定位、软爪径向夹持等夹具不能解决高精度管壳工件装夹变形的问题,提出了双压板夹紧夹具,一次装夹工件,通过换压板端面形式,将管壳工件外圆、内孔、端面一次加工成型。多批次薄壁管壳工件的加工表明达到保证工件的外圆、孔、端面的形位公差要求,消除了径向夹紧变形。     

拉压异性材料厚壁圆筒和厚壁球壳极限载荷分析

利用库仑屈服准则,研究了拉压异性材料厚壁圆筒和厚壁球壳的弹性极限载荷和塑性极限载荷,得出了新的结果和重要的结论。计算结果表明,考虑了材料的拉压异性之后,厚壁圆筒和厚壁球壳的极限载荷均有明显提高。     

钛合金薄壁管壳切削加工的热处理工艺

针对钛合金薄壁管壳工件加工时和加工后变形,而查不到解决方法的文献的情况,经反复试验,总结出一套热处理工艺。粗加工和半精加工之后进行高温热处理,消除应力以利于下道工序加工;精加工后进行低温循环冲击热处理,以稳定完工尺寸公差;并且从半精加工开始采用真空热处理,以防工件表面氧化。实践表明:工艺加工方法消除零件加工变形,稳定加工尺寸,使管壳工件合格率达到96%以上,达到了保证工件尺寸精度及形位公差的目的。     

基于工件稳定性的全区域夹紧力变向迭代规划算法

研究机械加工过程中夹紧力的合理规划是保证加工质量的核心环节,对于实现加工过程的可靠性和精密化至关重要,为此构建了全区域夹紧力变向迭代规划算法。根据工件在装夹布局中的受力状态以及工件与装夹元件之间接触力的方向约束条件,分别依据夹紧力大小与夹紧点位置的未知和已知情况,结合线性规划技术建立了力的存在性和力的可行性分析方法。在夹紧力存在的条件下,通过离散夹紧表面为点集的方法,逐点地以一定步长正向从最小值开始选取夹紧力的大小,根据当前值与上一次取值之间可行性的差异,确定下一次取值的步长及其方向,若可行性相同则以相同步长继续正向取值,否则步长减半、反向取值,直至步长的绝对值在阈值范围之内,建立全区域内夹紧力的变向迭代规划算法。该算法将连续型的夹紧力设计问题转化为离散型,不仅适合于形状复杂的工件,而且还利于计算机实现夹紧力的自动化设计。     

基于夹紧性能迭代分析的夹紧力与夹紧点一体化离散设计方法

为了保证工件加工过程的顺利进行,往往采用多重装夹对工件提供合理的夹紧力。因此,需要通过构建工件的装夹模型及其解的存在性分析方法,实现多重装夹布局夹紧性能的判断。将夹紧表面网格化为候选夹紧点的集合,自具有力封闭的第1个候选夹紧点开始,以一定步长选取相邻的两个夹紧力。根据二者力可行的异同,确定当前步长的递减系数,直至步长递减至阈值之内获取当前夹紧点的夹紧力。如此遍历至最后1个具有力封闭的节点,实现“1-夹紧力”的规划。在描述n重夹紧力为1个极径和n-1个极角函数的基础上,将n-1个极角离散为候选微角的集合。在具有力封闭的各个微角处,利用“1-夹紧力”规划算法完成“n-夹紧力”的计算。利用“n-夹紧力”规划方法和力学解析法分别计算典型二重装夹布局的夹紧力,结果表明：二者最大相对误差仅为0.979%. 通过引入离散化思想,将连续型多重装夹设计问题转化为离散型夹紧性能分析问题,不仅适合于形状复杂的工件,而且有利于自动化夹具设计的实现。     

30CrMnSiNi2钢制薄壁壳体的冷温复合成形技术研究

通过变形工序的合理安排以及变形程度的合理分配,设计合理的原始坯料形状,采用适宜的冷、温锻模具结构,获得了一种能够用于大批量工业生产的超高强度钢30CrMnSiNi2制薄壁壳体的精密成形工艺。从而解决了超高强度钢制薄壁壳体制造过程中的关键技术难题,为宇航、兵器等行业普遍采用的这类薄壁壳体零件的研究和生产提供了一种实用、高效、经济、可靠的精密成形工艺。     

用于加工薄壁壳体装药件的免拆卸式工装设计

针对炸药机加中常见的薄壁壳体装药件原有装夹方式存在的不足,探索适用于加工薄壁壳体装药件的免工装设计方法.通过薄壁壳体装药件加工需求分析,结合装药件具有尺寸规格一致金属薄壁壳体的结构特点,并考虑加工结构需要用壳体前端面作为测量基准的要求,在工装设计中加入软爪夹持设计、增加弹簧辅助定位等结构设计,设计制造了免拆卸式工装,并进行实际生产试验.免拆卸工装具有定位基准与测量基准相统一、低应力夹持、在位检测、自动定位等优点,试验结果表明:免拆卸式工装可有效提高装夹效率、壳体表面外观质量,加工尺寸合格,尺寸稳定性好,有一定的实用参考价值.     

某球形雷体结构的毁伤特性数值研究

为合理设计反水雷武器的尺寸及重量、提高作战效率,对某球形雷体结构的毁伤特性数值进行研究。运用LS-DYNA软件开展水下静爆仿真,采用3维模型求解;分析裸药柱与某球形雷的作用距离、裸药柱装药量对雷体壳体毁伤的影响特性。结果表明：当裸药柱外端面与雷体壳体外缘的距离从210 mm增加到400 mm时,壳体变形量从3.9%降低到2.2%;裸药柱装药量从0.5 kg增加至2.5 kg,壳体变形量从0.58%降到3.4%;增大裸药柱装药量更能使雷体壳体结构加大塑性变形;确定造成雷体壳体毁伤的临界装药量为3 kg,临界距离为20 mm。     

复杂工件夹紧力作用区域的规划算法

在机械加工过程中,工件受到切削力、切削扭矩等外载的作用,这将破坏工件定位时所获得的合理位置,甚至会导致生产事故的发生。因而必须对工件施加合理的夹紧力以保证其在整个加工过程中具有稳定性。为此,以工件稳定性为核心,提出了复杂形状工件的夹紧力作用区域确定算法。基于虚功原理和线性规划技术,建立了工件稳定性的判定算法;基于表面网格离散化方法,按照一定方向逐次分析各个节点处的工件稳定性,建立了夹紧力作用区域的确定算法。该方法不仅能够验证夹紧力大小的可行性,而且还能够用来指导夹紧力作用点位置的合理设计。