磁流变夹具的薄壁件加工装夹性能分析与优化

针对航空航天等领域薄壁件难装夹所引起的加工精度问题,设计了一套磁流变液柔性夹具,结合磁流变液固化特性,通过提高弱刚度结构辅助支撑的强度,考虑磁场强度及位置等对工件刚度影响的关键要素,采用Maxwell进行磁场仿真并进行案例实验验证。实验测试了磁场大小、剪切应力和铣削力等关键数据,研究与分析了三者之间的作用关系,发现磁场强度越大,剪切应力越大而铣削力越小。通过与传统夹具对比,发现磁流变液夹可提高装夹性能,其中有MRF时加速度值为0.29g,与无MRF对比降低了82.4%,加工时振动明显减小;无MRF与有MRF对比同心度值降低38.5%。相关成果为航空航天领域薄壁件加工装夹技术提供支撑。     

用于薄壁件加工的磁流变夹具

磁流变液是一种新型的智能材料，可以进行固液两相的转变，而且响应速度快，在工业上有广阔的应用前景。本文讨论了磁流变液的一些性质，以及以磁流变夹具作为柔性夹具中的一种，在薄壁件加工中进行应用，并对夹紧力与铣削力进行了分析。     

磁流变减振车刀模态仿真与实验研究

针对车削加工过程中出现的刀具与工件之间的颤振,设计并研制了一种基于磁流变液挤压工作模式的减振车刀。为研究不同励磁电流下减振车刀的动态特性变化,通过类固体定义的方式在软件中定义磁流变液的参数,利用有限元仿真软件ANSYS Workbench对减振车刀进行了模态仿真分析;通过设计的瞬态激振实验方案对减振车刀进行了模态测试实验。仿真与实验得出减振车刀的前4阶模态值。结果表明,随着励磁电流的增大,各阶模态值均增大,对应的刚度值也增大。     

汽车主模型薄壁件加工防变形夹具设计与研究

针对汽车检测工具主模型薄壁部分切削加工过程中工件容易变形的问题,设计了薄壁件加工防变形夹具,利用浮动的辅助支撑杆对工件进行支撑,可以在磁流变液浮力的作用下与工件表面自适应贴合。设计了真空吸盘和定位装置对工件夹紧与定位,滑动定位装置可实现夹具在空间区域进行定位,采用真空吸盘装置的夹紧方案可以快速更换加工工件,不影响表面加工质量且方便稳定。柔性体现在夹具能够自适应调整以适用于不同类型主模型薄壁件的切削加工,从而节省夹具的制造成本。利用计算机辅助软件算出夹紧点的合理位置,能保证工件在加工中不产生位移和变形;利用磁流变液锁紧装置可快速改变辅助支撑杆的松紧状态;提高了工件的装夹效率,节省工时,实现加工要求。     

用于薄壁件加工的柔性夹具研究现状

对相变材料柔性夹具进行了系统介绍,并提出一种新型的柔性夹具,该夹具能真正实现柔性装夹,即一套夹具能装夹一定尺寸范围内任意形状及尺寸的零件,并有效克服薄壁件在加工过程中的装夹变形,从而保证零件的加工质量。     

基于过程模态的薄壁件铣削稳定性实验研究

针对复杂航空薄壁结构件数控铣削时的振动问题,对薄壁件铣削时变化模态参数对加工稳定性的影响进行了实验研究。对薄壁件铣削工艺系统的动力学模型进行了推导,建立了薄壁件铣削振幅响应与工艺系统结构参数的函数关系,利用模态实验分析不同工序状态下模态参数的演变过程,揭示了铣削过程中模态刚度和模态质量的变化对模态频率的影响规律,并依据模态频率变化规律进行了最佳主轴转速范围的初选,在此基础上通过薄壁件的状态振幅响应曲线进一步优化了主轴转速取值范围,提出了薄壁件恒转速切削和变转速的可行性切削方案,利用薄壁叶片进行了工程化验证。研究结果表明:基于模态参数结合薄壁件振幅响应曲线进行最佳主轴参数选择策略是可行的,能够为薄壁件铣削时参数的合理选择提供依据。     

大口径薄型光学零件弹性夹具优化及夹持变形研究

装夹技术是单点金刚石切削技术(SPDT)的重要组成部分,夹具设计对光学零件的加工精度有重要影响,大口径薄型光学零件装夹时更易产生夹持变形,零件下盘后变形恢复导致面形精度不可控,难以满足加工要求.本文采用有限元仿真分析法,引入正交试验的思路,对夹具设计进行仿真和统计学分析,研究弹性夹具各参数、夹持力和零件径厚比等因素对大...     

易变形薄壁零件的数控铣床夹具设计与静动态分析

针对薄壁零件在数控加工中易变形不易加工的特点,结合被加工薄壁零件的结构及加工工艺特点,设计了专用数控铣床气动夹具。为保证夹具具有良好的静动态特性,对夹具工件系统进行了平面铣削和钻孔过程受力分析,并运用ANSYS Workbench软件进行了强度分析,结合夹具应力变形分布规律,对夹具进行了结构改进;同时对夹具工件系统进行了模态分析,并结合模态振型图提出了夹具结构改进方案。     

用于柔顺关节的磁流变传动的设计与实验研究

针对人机交互中刚性机器人关节在碰撞中的冲击力会对人产生危害的问题,对磁流变液变刚度传动装置进行了设计、建模和实验分析,提出了一种基于多盘式磁流变液传动的柔性关节。首先建立了传动装置传递的转矩数学模型,利用Matlab对各影响参数进行了仿真分析;然后根据仿真结果设计了磁流变液传动结构,利用磁场有限元仿真软件Ansoft Maxwell对磁路进行了验证;最后,搭建了实验平台,对磁流变液传动装置输出转矩进行了实验测试。研究结果表明:磁流变液传动装置能有效传递扭矩,输出扭矩与输入磁场强度的线性度好、响应快,传动特性能满足对机器人关节的使用要求。     

一种基于模态耦合的薄壁零件加工可调夹具

针对薄壁零件铣削中制约加工生产效率的再生颤振问题,提出了一种用于薄壁零件加工的,基于串联模态耦合的可调工件夹具.首先,采用串联模态耦合原理设计了可调工件夹具模型,并提出了两种新的最优调谐策略(振幅调谐和负实部调谐),以提高夹具的动态刚度和铣削稳定性;其次,采用旋转弹簧和涡流模块等自适应的机构,以实现夹具模态和零件模态之...     

飞机长桁切边柔性夹具的机械设计及仿真

针对国内航空制造业在长桁工件切边中使用的装夹夹具专业性强、定位精度低、经济性不高、不适用现代化航空制造的需求,设计了一种飞机长桁零件切边的柔性夹具。运用CATIA V5R20对柔性夹具进行建模、装配,并应用DELMIA的PDM模块对夹具夹持工件的运动过程进行模拟仿真,检查干涉并优化结构。最终设计出满足要求的柔性夹具。     

航空零件机械加工中柔性夹具嵌入式控制研究

为解决航空零件机械加工发展迅速、型号多样化带来的夹具夹取困难问题，对航空零件机械加工中柔性夹具嵌入式控制进行研究，计算柔性夹具结构参数，根据不同批次、型号零件间的参数变化量，利用函数计算、调整并修正柔性夹具参数变化量，为保证零件加工及装配过程中夹具的稳定性能，线性计算不同影响因素下引起的夹取偏差，减少夹具惯性回弹力。通过相应的优化，保证夹具偏差最小化，构建零件制造偏差的敏感矩阵，分析航空零件焊点和夹具抓夹间偏差线性关系，根据不同情况分别求解夹具的误差补偿量，实现机械零件整体精准定位，达到柔性调整夹具作业的效果。经仿真实验证明，所提方法控制下柔性夹具静止状态下不存在干涉问题，可在一定程度上减小夹具发生骤停情况，控制效果较好，可完成夹取作业。     

磁流变液及其在机械工程中的应用

首先分析了磁流变液的构成及其流变特性;然后对磁流变液的工作模式及其在机械工程中的应用进行了详细的阐述,如磁流变液在传动、减振、液压系统、精密加工、柔性夹具、机械密封等方向的应用;最后分析了磁流变液在机械工程应用中存在的问题,并对其应用前景进行了展望。     

适用于薄壁件加工的真空柔性夹具设计

针对飞机薄壁件的铣削加工设计了一套真空柔性夹具作为辅助支撑,介绍了真空柔性夹具的结构和工作原理。运用有限元分析软件,在有、无真空夹具两种情况下,对薄壁件腹板的受力变形进行了数值模拟,同时研究了板厚、吸盘尺寸对腹板变形的影响。通过对比数据得知:使用真空柔性夹具是减小薄壁工件变形的一种简单易行的方法,为进一步研究控制薄壁件加工变形提供了理论基础。     

磁流变液传动装置时间响应特性

针对磁流变液传动装置扭矩调控过程中时间响应长问题,分析了励磁线圈、涡流和磁滞对磁路时间响应特性的影响机理,设计并搭建了磁流变液传动装置实验平台,开展了输出扭矩响应时间实验。理论分析和实验结果表明:改变励磁线圈参数和抽头数量可有效缩短电流响应时间;优化磁路尺寸和减小材料电导率可减小涡流影响;磁滞对响应时间影响显著,撤销线圈电流响应时间比施加电流时增加了一倍。     

基于磁流变液辅助支撑的弱刚度零件铣削加工研究

设计了一套基于磁流变液特性的自适应式柔性辅助支承装置,可用于提高复杂曲面弱刚度零件的加工精度,通过Comsol利用有限元法进行装置磁场仿真,确定其磁场强度大小,建立基于磁流变效应的弱刚度工件铣削加工与夹具系统装夹定位模型,对辅助支撑作用下的定位约束模型进行分析,计算静态下工件变形量,研究装置对工件加工质量的影响。搭建基于磁流变辅助支承铣削加工试验平台,在不同电流参数的条件下进行弱刚度零件铣削加工,使用Labview平台采集系统对切削信号数据进行采集分析,并测量铣削加工表面粗糙度,结果表明,磁流变辅助支承作用下,弱刚度工件表面相较于无支撑状态振动幅度相应降低了46.9%～75.7%,表面粗糙度约降低69.89%～80.61%。     

薄壁铝合金检具加工柔性工装夹具的设计

本文根据汽车主模型检具曲面薄壁件在铣削加工中的工装特点,结合工装夹具的理论和柔性夹具的设计要求,设计了用于不同尺寸,不同曲率薄壁件切削加工的柔性工装夹具。阐述了柔性工装夹具的使用方式,针对杆件的支承稳定性制定了夹具的高度规格。最后介绍了夹具在实际应用中的计算机控制系统部分。     

薄壁回转型零件精车加工外型面夹具的设计

薄壁回转型零件的外型面在精车加工过程中容易产生变形,为了保证加工生产出优质合格的零件,以薄壁回转型后轴颈外型面精车加工为例,借助Solidworks Simulation有限元分析插件,研究设计一种带液性塑料心轴的夹具,以解决薄壁回转型零件精车加工易变形的问题。这种工装夹具的结构和设计方法可以为薄壁回转件的夹具设计提供参考。     

薄壁环形零件有限元分析和振动控制

以有限元动力学仿真分析结果和模态实验验证得到薄壁环形零件前4阶固有频率及振型,并通过频率响应分析得到主振型。根据主振型薄弱位置分布确定辅助支撑位置,从而达到增强刚度、控制振动的目的。试验结果表明,增加专用夹具后,其1阶固有频率从1451 Hz提高至2308 Hz,振幅普遍降低,因此设计的夹具振动控制效果显著。     

磁流变液屈服应力测试仪磁路设计与仿真

分析了平行圆盘式磁流变液屈服应力测试仪的工作原理,结合磁路欧姆定律和安培环路定理,对一种圆盘式磁流变液屈服应力测试装置的磁路进行计算,确定励磁线圈的相关参数。在此基础上,运用有限元软件Ansys中的磁场分析单元对磁路进行建模和仿真。仿真结果表明,工作区间的磁场为匀强磁场,磁场强度随励磁电流的增大而增大。