汽轮机薄壁叶片加工变形预测及误差补偿

针对汽轮机薄壁叶片的加工过程进行简化,建立了叶片加工过程中的切削力模型,在此基础上借助ABAQUS有限元模拟软件对叶片加工变形进行分析,建立了叶片加工变形预测模型。基于反向误差补偿原理,对叶片变形进行了误差补偿。采用NURBS曲线理论对获取补偿后的叶片数据进行优化处理,重构叶片模型。经验证,新构建的叶片模型能够有效减小误差,提高加工质量,为汽轮机薄壁叶片零件提高加工精度及降低变形量提供了一种可参考的误差补偿方法。     

薄壁叶片加工变形误差补偿

为了减少薄壁叶片在加工过程中叶片变形引起的加工误差,提出了一种重构叶片模型补偿加工误差的方法。通过构建端铣刀切削力的数学模型,求解叶片在加工过程中切削力的大小,应用材料力学理论和有限元理论分析加工过程中叶片的变形量,根据镜像对称补偿方法,获取新的叶片截面数据云图。应用NURBS曲线理论,反求出数据云图的NURBS曲线数学模型,通过改变权因子、控制顶点等因素,对新建的叶片数据云图进行优化,求解叶片汽道的光滑截面曲线,实现叶片重构。通过模拟加工验证,原叶片模型的最大加工误差在84μm左右,重构的叶片模型加工误差小于10μm,为提高叶片加工精度奠定了技术基础。     

航空发动机薄壁叶片加工误差补偿迭代学习建模方法

航空航天复杂薄壁件在数控铣削的过程中,由于实际加工结果与理论尺寸的不一致,导致了加工误差的存在,从而降低了零件的精度,进而直接影响其使用性能。针对航空发动机薄壁叶片在加工时产生的以弹性变形为主的综合误差,研究了航空发动机薄壁叶片加工误差补偿迭代学习建模方法。基于弹性变形理论、泰勒展开建立误差补偿模型,根据前次加工后的数据通过学习迭代算法,计算出下一次切削误差补偿量并重构叶片模型,生成新的数控加工程序,最终使加工误差满足公差要求。通过迭代学习算法对补偿模型的计算,可以有效减少补偿次数,提高补偿加工效率。     

汽轮机叶片汽道加工中受力及变形分析

汽轮机叶片汽道加工变形是影响加工质量的关键。为了提高汽轮机叶片在加工过程中的质量,减小其在加工过程中的形位误差,在各切削力模型的基础上研究了球头铣刀在出汽边铣削中的几何加工特征,构建铣削力模型,分析了叶片汽道加工过程中的受力和变形。结合汽轮机中压缸第二级动叶片结构参数,采用材料力学理论分析法,构建了汽轮机动叶片汽道加工中的力学模型,并对叶片汽道加工中弯曲与扭转变形进行分析,得出影响叶片加工质量的因素,为后续的叶片夹具设计提供理论依据。     

汽轮机叶片薄壁曲面加工变形分析及切削参数选择

汽轮机叶片是汽轮机的核心零部件,而薄壁曲面叶片的受力变形一直是加工难题。建立了叶片加工的刀具铣削力模型,采用ANSYS Workbench有限元软件将铣削力施加在数控程序所对应的工件各接触点处,对汽轮机薄壁叶片的加工变形进行分析研究并得到变形量最大的点。通过研究该点处切削宽度、切削速度、进给量和切削深度对叶片变形的影响规律,确定了实际加工薄壁叶片的切削参数,并通过仿真和实际加工验证了其可行性。     

SiCp/Al复合材料薄壁件车削加工变形的仿真研究

通过建立Si Cp/Al复合材料薄壁件的三维有限元模型,运用ABAQUS有限元软件对其车削加工过程进行模拟分析,研究了切削速度、进给量和背吃刀量等切削参数对薄壁件加工变形的影响规律。结果表明,在工件端部对Si Cp/Al复合材料薄壁件进行切削时,最大径向变形和最大挠曲变形都发生在切削区域,并随着背吃刀量的增加而增大,随着进给量的增大而增大,随着切削速度的提高呈增大趋势。其中背吃刀量对Si Cp/Al复合材料薄壁件变形的影响最显著,切削速度影响较小。     

薄壁件加工误差补偿建模与学习控制方法

针对薄壁件加工过程中的切削变形问题,提出了加工误差补偿学习控制方法。该方法以弹性变形为基础,建立了加工误差与名义切深的非线性函数关系,并利用补偿思想,构造了薄壁件加工误差补偿通用模型,即下次切削时名义切深的计算方法。在此基础上,利用数学原理和物理方法提出了四种具有不同收敛速度的补偿系数迭代算法。对比分析四种方法的优劣,以及多件单工步零件批量生产的特点,选择初始点割线法搭建误差补偿离散控制系统。该系统利用反馈原理实现了补偿系数的离线学习与加工误差的准确控制。最终以侧铣加工试验验证了该模型的有效性。     

基于切削有限元模拟的刀具几何参数优化研究

刀具几何参数是金属切削加工过程中切屑的形成、切削力的大小以及散热条件等的重要影响因素,影响被加工工件的表面质量。针对汽轮机薄壁叶片的加工变形,采用ABAQUS对切削加工过程进行有限元模拟,对刀具的几何参数进行优化,运用优化后刀具进行汽轮机静叶片的铣削加工。实验结果表明,薄壁叶片加工过程中的变形得到有效改善。     

航空发动机薄壁叶片加工变形误差补偿技术研究

针对航空发动机薄壁叶片在数控加工中的变形问题,基于反变形思想,提出了叶片加工变形误差的多次补偿方法,并研究了误差补偿中的叶片补偿模型重构和光顺问题,最后,对多次补偿方法进行了实验验证.结果表明:通过采用多次误差补偿方法,能有效地提高叶片的加工精度,与传统补偿方法相比具有高效、辅助支撑少、可以预处理变形的优点.     

弧面分度凸轮的非等价加工研究及误差分析

从提高弧面分度凸轮的加工精度和加工效率出发,对弧面分度凸轮的非等价加工进行了研究。通过旋转坐标变换,对加工过程中的补偿量和补偿方向进行了推导和计算,建立了非等价加工的实际廓面方程,采用几何的方法推导了非等价加工的实际廓面与设计的理论廓面之间的误差计算方法。并进行了误差的分析,期望实现一种既能提高加工效率、降低加工成本,又能满足加工精度要求的弧面分度凸轮加工方法。     

航空薄壁件加工动态特性及控制

薄壁件广泛应用在航空航天领域,然而由于薄壁件刚度较低,加工过程中容易产生振动,因此加工质量很难保证。本文建立薄壁件加工过程的力学模型,并得出刚度是影响其质量的主要原因;针对薄壁件刚度较低的特性,提出一种应用水射流辅助支撑薄壁件切削加工的新型方法,该方法可以有效提高薄壁件的加工刚度,减小薄壁件加工过程中产生的振动变形误差。     

基于射流支撑薄壁件镜像加工尺寸误差补偿设计

低刚度薄壁件在切削加工过程中因切削力而容易产生切削变形和切削振动等尺寸误差,对薄壁件产生尺寸误差的影响因素进行分析,并针对薄壁件在切削过程中因受切削力作用而产生尺寸误差,设计了一种应用水射流镜像加工薄壁件的新型加工工艺方法,以此减小薄壁件的尺寸误差。最后,通过实验验证了水射流镜像加工技术可有效的提高薄壁件的加工精度。     

薄壁件加工变形控制快速仿真平台开发

为控制薄壁件装夹变形和加工变形,建立了集装夹优化、加工变形预测、切削参数优化及误差补偿功能为一体的快速仿真平台.在平台实现中,装夹方案的优化采用基于形位公差控制的方法,通过多种装夹方案的比较,确定优化方案.加工变形预测时考虑了前-层变形对后-层切削深度的影响,并使切削力和加工变形达到动态平衡.为获得优化切削参数,建立了以变形控制为目标的优化模型.采用有限元法计算加工变形,采用遗传算法求解优化模型.为解得优化补偿量,仿真时考虑了变形与力的耦合效应.完成了基于ABAQUS的快速仿真平台开发.以镜座零件为例进行仿真,求得了优化的装夹方案和切削参数,验证了平台的可行性.     

虚拟制造中基于刀具变形的复杂曲面加工误差预报

复杂曲面加工过程中刀具的弹性变形是产生曲面加工误差的重要原始误差。着重研究了虚拟制造环境下基于球面铣刀弹性变形的曲面加工误差预报模型。研究并建立了球面铣刀加工复杂曲面的切削力模型和刀具弹性变形模型,在此基础上,分析了曲面生成机理,提出了利用曲面变形敏感系数建立刀具弹性变形对法向加工误差的影响关系。利用该模型可以在实际切削加工前对曲面加工误差进行预报,用以进行误差补偿或切削参数优化。最后,以二维半圆形拉伸曲面为例通过切削实验对本文提出的模型进行了验证。     

自由曲面铣削误差预测

在航空航天工业等行业中,对于复杂薄壁曲面零件,极易产生由工件变形引起的加工误差,这直接影响了零件的加工精度及表面质量。本文研究了薄壁叶片型面精加工切削过程中工件变形对加工精度的影响:首先利用正交试验求出球头铣刀的铣削力公式,进而结合有限元方法,编写柔性切削变形迭代算法,计算出薄壁叶片的最终变形量,并分析了叶片的变形规律,这对提高叶片加工精度具有重要的实际应用价值。     

薄壁叶片侧铣变形误差补偿及刀位规划研究

刀位规划中的原理性误差和加工过程中的变形误差,是薄壁叶片侧铣加工时最重要的误差来源。通过变形误差建模分析,将其引入侧铣加工刀具路径优化模型,提出了一种侧铣变形误差补偿及刀位规划的新方法。该方法适用于直纹面和类直纹面薄壁叶片侧铣加工,并能生成综合误差最小的刀具路径轨迹。仿真实例表明,相对于传统的刀位规划-变形补偿策略,该方法计算出的误差更加准确有效,从而提升了侧铣加工刀位规划的效率和可靠性。     

薄壁铸造铝合金壳体加工变形控制研究

根据薄壁壳体整体结构特征,对其加工工艺进行分析,确定加工工艺方案;基于整体工艺方案,充分考虑零件加工过程中装夹定位,以最大程度减少零件加工过程中的变形问题;通过选取合适的加工刀具及加工参数,减少零件加工过程中因切削而导致的变形问题;其他控制措施还包括采用增加辅助支撑等方式,减少零件加工过程中的震颤问题,从而控制零件变形。     

基于AdvantEdge FEM的薄壁外壳体零件仿真分析

导引头产品某较大型薄壁类零件在车削加工过程中,加工变形大,加工状态不稳定。考虑到影响加工变形的主要因素为切削三要素,现通过AdantEdge FEM及ANSYS-workbench有限元仿真法对薄壁外壳体零件的车削加工过程及模态、谐响应进行仿真分析,通过AdantEdge FEM后处理结果中温度场、应力场及变形的变化情况,对切削参数进行调整,优化切削加工过程,通过ANSYS-workbench对该薄壁模型进行模态分析及谐响应分析,得到工件的加工变形情况,从而采取最优切削加工方案控制薄壁外壳体零件的变形。     

虚拟加工过程薄壁工件铣削变形模型研究

在薄壁工件的切削加工中,工件的受力变形是影响加工过程的一个主要因素,文中针对薄壁工件侧面的立铣加工,建立了不同复杂度的切削过程模型,以仿真工件薄壁在加工中受到切削力发生的变形,虚拟实现受到工件变形影响下的切削过程。通过仿真创成的工件表面形貌与实际切成的工件表面的比较,对文中各模型进行了验证。     

铝合金薄壁件加工变形试验验证及分析

针对不同几何尺寸的典型薄壁件,根据已有的铣削力数学模型,利用ANSYS 10.0进行薄壁件加工误差的理论分析,得出典型薄壁件加工变形的一般规律.在不同切削参数组下,进行实际铣削加工试验,测量其加工变形误差.由此来验证铣削力模型和有限元仿真的有效性.