薄壁件的装夹变形机理分析与控制技术

系统地提出一个分析与优选夹紧力大小、作用点以及夹紧顺序的通用方法.基于由摩擦力引起的接触力历史依赖性,定量地分析多重夹紧元件及其作用顺序对薄壁件变形的影响,并建立装夹方案的数学模型.同时提出基于最小总余能原理的有限元求解方法.另一方面,基于装夹方案的优化模型,提出装夹变形的控制技术以便获得最高的工件加工精度.以典型铝合金航空材料构件为例,模拟与分析夹紧力及夹紧顺序对其变形的影响过程.     

基于残余应力的薄壁件装夹方案优选技术

残余应力是影响薄壁件加工精度的重要因素,利用有限元法合理分析和优化装夹方案对薄壁件的加工有着重要指导意义。在毛坯具有初始残余应力的情况下,文中着重研究了装夹方案与加工变形之间的关系,提出了以最小加工变形为目标、装夹方案为设计变量的优化设计方法,实现了薄壁件加工变形的控制。     

航空发动机薄壁环形件装夹布局优化分析

薄壁环形结构广泛应用于航空发动机零件,大径厚比的薄壁环形工件在装夹、加工过程中极易产生变形,导致零件质量一致性差.以带周向特征的薄壁环形件作为研究对象,主要从装夹方案和装夹布局方面分析变形机理.通过建立有限元分析模型,对不同装夹布局下工件的变形情况进行预测,实现薄壁环形件装夹布局的最优化.最后,通过切削试验,验证了优化...     

某运载火箭复杂薄壁壳体数控加工工艺研究

针对大型复杂薄壁壳体加工易变形及加工精度难以满足要求的问题，对数控加工工艺进行了研究，以某运载火箭尾段为例，为了能有效控制工件的加工变形，保证成品的加工精度，通过分析工件的结构特征和影响加工变形的主要因素，有针对性地制定了合理的数控加工工艺方案，包括合理安排加工工序、采用适当的去应力时效方法、优化装夹方案和合理规划刀具路径，实现了工件的变形控制和有效装夹，保证了工件的成品精度要求。最后通过实际加工应用，有效验证了工艺方案的正确性和有效性。     

基于神经网络与遗传算法的薄壁件多重装夹布局优化

在多重装夹元件装夹过程中,由于装夹顺序、夹紧力、定位元件位置等装夹布局参数的不同,薄壁件的装夹变形程度也不一样。单个装夹布局参数引起的工件装夹变形规律能够通过有限元方法获得。但是,若同时考虑多个装夹布局参数的影响,仅仅利用有限元方法难以揭示装夹布局参数与装夹变形之间的关系。为此,针对薄壁件的装夹布局方案建立三维有限元模型,以便利用有限元法获取神经网络的训练样本。借助神经网络的非线性映射能力,通过有限的训练样本构建装夹变形的预测模型。以减小工件的最大装夹变形为目标,并根据每一代装夹布局中工件的最大装夹变形定义个体的适应度,建立装夹布局方案的优化模型及其遗传算法求解技术。试验结果表明,网络预测值与相应的有限元仿真值、试验数据之间的相对误差均不超过3%。提出的基于神经网络与遗传算法的装夹变形"分析-预测-控制"方法,不仅能够提高装夹变形的计算效率,而且为薄壁件装夹布局方案的合理设计提供基础理论。     

薄壁弧形件装夹布局有限元优化

关于航空结构件加工变形控制的研究是高效数控加工研究的一部分。薄壁弧形零件加工中的弹性变形对加工质量影响很大,而装夹布局影响切削变形的大小和分布。以减少加工中工件最大弹性变形为目标,建立了弧形件铣削加工装夹布局的优化模型,采用商业有限元软件的设计优化模块进行计算。在对计算结果进一步分析的基础上,提出了最终的装夹布局方案,采用该方案可以得到整个加工过程中更低的变形量,变形分布更均匀,为采取相应数控补偿措施提供条件。优化方案和实际加工方案结果基本一致。所提出方法可推广至其他类型工件夹具布局优化设计。     

自由曲面加工装夹方法研究

在进行自由曲面加工时,采用常规的金属结构装夹工件时,装夹力会使工件产生变形,进而会对工件的加工精度产生影响。为了克服这一问题,设计了3种自由曲面元件装夹方案,并在实际应用中加以验证。首先,理论计算分析了金属结构装夹时,由装夹力引起的工件的变形。设计了采用低熔点合金作为装夹材料的装夹方案,进行试验并对实验结果进行检定和评价。设计了采用增加工作台的方法实现工件的装夹,并完成了该装夹方案的自由曲面加工实验,对加工后的工件进行了检测与评价。设计了采用有机物无应力装夹方案,并完成了熔石英玻璃材料的自由曲面加工实验,对加工后的工件进行了检测与评定。实验结果显示低熔点合金作为薄壁件加工装夹填充材料的可行性,同时材料去除率只有常规方法的1/2,加工精度也有明显提升。另外两种装夹方式加工的不同曲面的加工精度分别达到0.006 mm、0.005 mm,完全满足对自由曲面的加工精度要求。     

夹紧力的施加顺序对薄壁机匣件装夹变形的影响

航空发动机机匣是典型的复杂薄壁件,具有尺寸大、壁厚小和零件的结构刚性较差等特点。为了保证工件加工过程的顺利进行,通常需要采用多个夹具。当夹紧元件对工件施加夹紧力时,由于施加夹紧力的顺序不同可能导致定位元件、夹紧元件与工件接触处发生变化,从而使工件变形。以航空发动机薄壁机匣件为研究对象,利用数学建模的方法分析夹紧力的施加顺序与工件产生变形的关系,建立有限元装夹模型,进一步分析对其变形的影响,运用实际装夹试验验证有限元模型的准确性。结果表明,施加夹紧力的顺序对薄壁件的装夹变形存在明显影响,且对与夹紧力直接接触表面的变形影响较大。     

2124铝合金桁梁薄壁件铣削变形仿真优化

桁梁薄壁件具有壁薄、材料去除率高等特点,大量材料去除后将引起内应力的再平衡,使得加工变形变得难以控制。基于Abaqus有限元仿真分析,建立桁梁薄壁件铣削加工的有限元仿真模型,优化装夹方案,对比不同特征结构加工顺序下桁梁薄壁件的变形大小,选择最优走刀策略,大大减少了桁梁薄壁件的加工变形。     

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.     

薄壁零件高速铣削加工技术研究

薄壁零件高速铣削加工具有传统铣削加工无可比拟的优势,是薄壁零件切削加工的发展方向。本文分析和讨论了薄壁零件高速铣削加工过程中涉及到的加工工艺、切削刀具、数控编程以及装夹方式等关键技术问题,介绍了提高薄壁零件加工精度、表面质量和加工效率的技术方法和工艺措施。     

一种模块化真空吸附式组合夹具的研制与应用

介绍了一种通用程度高的模块化真空吸附组合夹具的研制与应用,重点说明了夹具模块的结构、相关技术参数的分析与确定。该夹具结构简单、适应性强,通过夹具模块的组合可用于各种不同尺寸的薄壁工件的装夹,且装夹可靠并能保证工件的加工质量。     

薄壁深腔小径螺纹的数控加工研究

常规生产中的小径螺纹加工时丝锥特别容易断裂,经常造成昂贵工件的报废.针对该问题,以某汽车电路防护盖薄壁深腔小径螺纹的加工为例,阐述了在数控加工中心机床上加工薄壁深腔工件小径螺纹的加工策略.从工艺角度进行了具体分析,设计了必要的支撑夹具,并采用浮动攻丝夹头装夹挤压丝锥进行攻丝,避免了非正常的丝锥断裂或螺纹烂牙.     

偏心运动双平面超精研抛圆柱面研究

对偏心运动双平面超精研抛圆柱面的加工技术进行了理论和试验研究。基于几何运动学理论建立了加工系统数学模型,应用速度矢量法求解圆柱工件各运动参数,进而实现了工件圆柱面加工轨迹的仿真,分别分析了工件中心至夹具中心距离与夹具中心至研磨盘中心距离的比值、夹具自转转速与夹具公转转速的比值对加工轨迹形态和轨迹交叉角度的影响规律。在自制试验装置上对轴承钢GCr15圆柱滚子进行了超精研磨和抛光试验,改善了一批工件圆柱面的圆度和表面粗糙度及其偏差。仿真结果和试验结果的比较分析说明,仿真结果可反映实际工件表面微观加工痕迹的相互交叉的几何特征。     

双极珍珠面人工股骨头双动头金属杯专用夹具

双极珍珠面人工股骨头双动头金属杯专用夹具的设计,是筒式可胀心轴夹具的典型例子,在此基础上,它又利用外球面夹具头对薄壁球形工件进行球面定位,避免了薄壁工件的加工变形,确保了加工中圆度公差的要求,具有一定的参考价值.     

薄壁弧形件铣削加工装夹方案的优化

在航空制造业中,为了减轻工件的重量,大量使用薄壁结构零件。对于这类工件,改进工件的夹具布局能够有效地减少工件的变形。本文通过对弧形薄壁件铣削加工夹紧点的位置进行优化来减少工件的变形,并提出了6条启发式规则。这些规则根据各区域内工件的最大变形,依次确定各夹紧点的移动方向,具有较快的优化速度。     

薄壁套的加工工艺与夹具设计

根据薄壁套零件的结构特点,在进行零件的工艺分析的基础上,制订了零件的机械加工工艺.根据薄壁套零件的加工特点,设计了一种径向夹紧的车床夹具—可胀锥度套胀紧夹具.该夹具以零件的内孔定位,加工薄壁外圆,夹具结构简单、夹紧可靠、操作迅速方便.经生产实践使用证明,采用可胀锥度套胀紧夹具车削薄壁零件,既保证了加工品质,又提高了生产效率.     

IDEF0 Model of the Measurement Planning for a Workpiece Machined by a Machining Centre

A comprehensive analysis of the entire measuring operation for a workpiece machined by a machining centre should be conducted systematically before the application of a planning technique. For this purpose, an IDEF0 model is used in this paper to plan the measuring sequence and operation of a coordinate measuring system for a workpiece machined by a machining centre. Generally speaking, a machining centre can machine workpieces having complicated shapes. Therefore, the planning of measurement procedures and operations on a workpiece machined by a machine centre requires consideration of issues such as the position and measuring sequence of the measurement points, how to avoid probe collision during measuring, which fixture elements are required for measuring fixtures, and where the support points of fixtures and position of fixture locations should be.     

双偏心薄壁套夹具的设计

分析了双偏心薄壁套的加工难点,介绍了解决双偏心薄壁套加工难点所用的夹具组成、工作原理以及其加工工艺过程,加工效果及存在问题。