薄壁零件装夹方案设计与优化

针对薄壁零件刚性差,制造过程中在夹具夹紧力和切削力的作用下,容易产生加工变形,严重影响加工精度和表面质量等问题,分析和阐述了提高薄壁零件加工精度的装夹设计方法.研究了基于遗传算法和有限元方法的薄壁零件夹具布局和夹紧力的同步优化设计方法,以一壳体薄壁零件为例,进行了其夹具的装夹方案设计以及夹具布局和夹紧力的同步优化.结果表明该优化方法可以有效地降低由于装夹不当所引起的工件变形程度, 提高工件的加工精度.     

薄壁件装夹方案优选的有限元模拟

针对薄壁零件刚性较低,加工工艺性差,容易产生装夹变形的问题,提出了采用有限元分析的方法来比较装夹方案的优劣。对于一个给定的零件,先给出几种合适的装夹方案,并计算出每种方案的夹紧力。然后,基于有限元软件,计算出工件在各种装夹方案下的变形量,以装夹后的形位误差最小为目标,选出最优的薄壁件装夹方案。文章给出了一个薄壁镜座零件的实例,采用ABAQUS有限元软件,应用本文描述的方法,得出了一种较优的装夹方案,有效地论证了该方法的可行性。     

一种高精密液胀定位夹具的优化设计

考虑到薄壁套筒的薄壁长度、厚度,薄壁套筒环状凹槽的深度以及薄壁所受液压力的大小对工件的变形量、定位精度和夹紧力会造成影响,应用ANSYS平台对液胀定位夹具进行有限元建模,分析得出了薄壁套筒薄壁长度、厚度等参数对工件夹紧变形的影响规律,并且通过对目标进行结构优化设计,获得了优化的结构参数,优化后的结构使得液压油密封性能更好,工件和薄壁套筒变形更小,同时能够得到良好的夹紧力矩。结果表明:工件的变形量从1.5μm减小到0.9μm,薄壁套筒最大应力由292.88 MPa减小到282.34 MPa,薄壁套筒两端结合面径向变形由11.8μm减小到8.6μm,夹紧力矩由124.36 N·m减小到67.33 N·m。     

轴向楔紧式车夹具的设计与应用

以铝合金风叶为例,针对径向夹持薄壁零件完成车削并去除夹紧力后,往往因薄壁零件径向弹性变形的回复而失去车削精度,并导致车削件报废这一较普遍现象,介绍一种轴向夹紧工件的楔紧式车夹具,它不仅定位、夹紧可靠,装、拆工件方便、快捷,而且提高了生产效率和产品合格率.并可推广应用于同类薄壁零件的加工.     

装夹优化抑制薄壁件加工振动研究

切削振动是影响薄壁件加工精度和质量的重要因素。不正确的装夹方式会引起薄壁件加工振动,从而影响工件加工质量。通过研究装夹布局对薄壁件结构动态特性的影响,提出了一种用来抑制由切削力引起的薄壁结构加工振动的装夹布局方法。并以帯耳形薄壁件为对象进行分析研究,建立了薄壁件有限元模型,采用模态分析方法,根据模型的固有频率和振动规律,优化了夹具辅助支承件的位置以及数量,有效地抑制切削振动。通过试验验证了改进后的夹具布局能提高加工稳定性,为发动机操纵系统带耳形零件的实际加工提供了有益参考。     

基于辅助支撑的整体机匣件加工变形规律研究

针对航空发动机机匣整体件加工变形大、难以满足加工精度的问题,采用有限元方法建立了基于辅助支撑的整体机匣件加工变形预测模型,分析了不同辅助支撑方案的加工变形结果。通过工件和辅助支撑模型的构建以及切削力加载方式的研究,开发了动态载荷施加程序,建立了薄壁件车削加工有限元模型;应用所建立的模型分别模拟了普通切削方式和使用辅助支撑方式的加工变形,对比分析了两种方案的加工变形;通过仿真和实验数据的对比分析,验证了仿真模型的正确性,并进一步证明了辅助支撑对加工变形的有效抑制作用;探索了不同辅助支撑元件数目、长度、轴向位置对加工变形的影响,为车削加工中辅助支撑方案的选择提供了参考。     

基于ABAQUS的薄壁件装夹优选方案有限元分析

对在铣削过程中因装夹方案不同引起的框体类薄壁件整体变形的影响进行了研究.采用三维非线性动态有限元分析方法,对铣削过程中的薄壁件装夹方案进行了优选.刀具为三维造型,并以刚体形式导入ABAQUS软件,工件被定义为变形体,通过对有限元软件的操作,分别对装夹位置、装夹顺序和卸载方案三个因素在装夹过程中对框体类薄壁件产生变形的影响进行了模拟.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案,对框体类薄壁件的加工变形控制提供了有效方案.     

夹紧力对7075铝合金薄板件铣削变形影响

针对薄板件装夹及加工时易变形的问题,为研究夹紧力对7075铝合金薄板件铣削变形的影响,对铝合金薄板件进行铣削实验,采用面支撑、四点夹紧的装夹方式,通过改变初始夹紧力的值,对铣削后平面度进行测量。结果表明:在铣削过程中,夹紧力一直处于动态变化中,最大变化幅度为9%,且铣削结束时,夹紧力不会恢复到初始值,初始与结束时夹紧力的最大差值为42N;增大初始夹紧力,切削力也随之增大;铣削后表面的平面度随着初始夹紧力的增大呈现出先增大后减小再增大的趋势。这说明,初始夹紧力的大小对工件变形的影响显著;加工过程中夹紧力的不断变化是影响工件变形的重要原因。     

超大型薄壁主轴件加工技术研究

通过分析超大型薄壁类水电主轴件的主要加工难点,对工件装夹方式、装夹变形模型分析、加工工艺流程等进行详细研究,提出薄壁水电主轴件的加工方案。该方案采用两端配中心堵、一夹两顶的装夹方式对工件进行车序加工,加工完毕后再使用一夹两托方式装夹工件进行修复,成功完成水电主轴工件的加工,满足产品精度要求,为同类超大型薄壁主轴零件加工提供了参考。     

航空薄壁件铣削加工铣削力预测方法研究

铣削加工中铣削力是导致加工变形的直接原因,而航空薄壁件加工中,加工变形是加工误差产生的主要因素.本文以航空薄壁件铣削加工过程的铣削力为研究对象,通过确定铣削力模型和切削系数参数,建立了刚性和考虑刀具工件变形耦合的柔性预测两种模型.在柔性模型中,采用预扭Timoshenko梁单元的刀具/工件独立建模的方法建立有限元模型,利用Python语言在通用有限元软件Abaqus下迭代求解.实验验证表明预测模型具有很高的准确性和有效性.     

基于Pro/Engineer的薄壁套加工变形仿真与验证实验

利用Pro/Engineer-Mechanica软件,针对薄壁套车削时受夹紧力和切削力影响的变形进行了有限元分析。通过对不同装夹方式和切削参数加工的模拟分析与对比,优化了工艺方案。切削试验结果表明:仿真模拟数据与实际测量数据具有较高的一致性。因此,这种分析方法可作为薄壁套类零件工艺方案制定的一种定量分析手段,改变了凭经验或通过试切调整确定工件装夹方式和切削参数的传统方法。     

GH4169镍基高温合金薄壁钻削过程中的应力及变形研究

利用ABAQUS有限元仿真软件建立了镍基高温合金GH4169薄壁件钻削模型,分析钻削GH4169薄壁件过程中的薄壁变形和应力变化。根据钻削过程中钻头下方工件材料的应力及变形特点将其钻削过程分为5个阶段:第1阶段,工件变形以整体弹性下凹变形为主,并在钻头横刃旋转接触圆形区域下方发生了局部塑性形变;第2阶段,在制孔区以塑性变形为主,在非制孔区弹性变形量大于塑性变形量;第3、第4、第5阶段工件变形相差不大,在孔口边缘形成了较大的材料外翻,其余部分形成了一定的塑性变形。在钻头横刃刚与薄壁件接触时,钻头横刃与薄壁件接触部分表现为应力集中;随着钻头的向下进给,钻头后刀面与薄壁件呈面接触,应力波开始以大致为圆形的波形扩散在薄壁件上,随后以近似方形传递到薄壁件四边。     

薄壁结构件铣削加工变形的有限元分析

鉴于薄壁结构件铣削过程中加工变形对面形精度存在不利影响,文章基于有限元分析(FEA)方法研究薄壁件铣削面形误差分布对装夹方案和走刀路径等因素的依赖关系,并分析工件未铣削区域材料残留对铣削变形误差的影响规律。研究结果表明:薄壁结构件的加工变形误差不仅取决于装夹方案和走刀路径,而且还严重依赖于未铣削区域的材料残留,通过合理选取装夹方案和走刀路径可以有效提高薄壁结构件铣削加工的面形精度。     

薄壁壳体零件加工夹具设计

为实现对某型薄壁壳体零件加工变形的控制,文章从零件的加工工艺技术条件出发,结合刀具的切削力以及产品装夹时的夹紧力对产品变形的影响。通过有限元软件分析其变形状态,并依据理论分析结论改进设计夹具。实践证明,该型夹具结构简单,操作便捷,极大地减少了该型产品夹具因素对加工变形的影响,对类似弱刚度产品加工夹具设计提供了参考。     

接头薄壁件铣削加工刀具角度的优选

针对航空接头薄壁件的铣削变形问题,通过改变铣刀的工艺角度建立三因素五水平的正交实验,应用ABAQUS建立工件的有限元模型,并对该零件进行模拟加工和实验结果分析,获得最优的铣刀工艺角度组合:γ=8°、α=5°、β=63°。采用该最优刀具角度加工工件得到的变形量低于正交实验最小变形量。选取一组仿真值进行实际加工,验证了有限元分析模型的有效性,证明该方法是控制薄壁件加工变形的一种有效方法。     

基于ABAQUS的薄壁圆筒零件车削加工变形补偿计算

利用有限元技术提出了薄壁零件车削加工变形补偿量计算的新思路:建立了薄壁圆筒零件车削加工的三维有限元模型,结合切削力计算公式、测量点的变形数据,借助ABAQUS二次开发技术(PYTHON语言)计算刀具补偿量.首先试验加工零件,通过记录零件加工前后尺寸,可以计算出变形量,然后建立参数化有限元模型,利用ABAQUS多步计算出加工过程中刀具受力点的支反力,通过数值方法(如最小二乘法、线性回归法)归纳出切削力计算公式,最后利用Abaqus软件的数据输入输出接口,修改工件车削加工的输入参数,通过多步循环施加栽荷,计算工件的弹性变形和刀具的实际吃刀深度,即可确定刀具轨迹.试验表明:所得计算结果可以直接应用于薄壁圆筒零件加工变形补偿,实现了刀具轨迹和切削参数的优化.     

薄壁零件切削变形的研究现状综述

薄壁零件切削过程中的变形是高速加工领域的一个重要研究内容.介绍薄壁零件结构特点;分析薄壁零件切削变形的影响因素,表明工件的材料力学特性与结构特点、加工过程中毛坯初始残余应力的释放与重分布、切削过程中刀具与工件间的热-力耦合作用以及工件的装夹等是主要影响因素.并介绍目前国内外研究的发展状况.     

锥筒数控铣床零点定位系统设计

针对大型薄壁锥筒类零件在数控铣床上采用通用夹具装夹定位时存在装夹定位精度低、换装过程复杂等问题,结合锥筒的结构特征及装夹定位要求,开展了用于锥筒加工的快速换装零点定位系统的设计研究.建立了锥筒零点定位系统三维模型,采用有限元法分析了结构强度和刚度的薄弱环节,着重分析了锥筒加工区在切削力和夹紧力作用下的变形规律,以锥筒加...     

精密机床主轴弹簧夹头夹紧力计算方法研究

研究精密机床主轴弹簧夹头夹紧力计算方法,建立了弹簧夹头夹紧力的可靠性分析模型,并对某精密机床主轴弹簧夹头夹紧力可靠度进行了计算;建立了整个弹簧夹头夹紧机构的非线性有限元模型,通过与理论计算结果的对比验证了有限元模型的准确性;通过有限元分析得到了弹簧夹头夹紧状态下夹紧面接触变形规律,为精密机床主轴弹簧夹头的设计及性能分析提供了方法和依据。     

纵向旋转切削加工对环形零件畸变的影响

通过旋转试验和有限元分析介绍了工件在切削加工过程中产生的畸变情况，分析了工件的装夹方式、切削速度、切削深度和进刀量对100Cr6钢环圆度的影响。通过去应力退火释放冷加工诱发的残余应力后工件的圆度与切削参数有关。另外测试了被试验环的表面残余应力，其表面残余应力与装夹方式有关。将测量的装夹力作为计算参数输入，通过有限元分析方法测试了装夹方式对工件变形的影响。协同测量结果示出了装夹方式影响工件变形的一个主要因素，表面残余应力与工件的径向变形有关，最大的拉伸应力位于夹口位置。旋转切削试验结果表明，提高切削速度圆度会稍有增加；随着切削深度的加大，圆度呈下降趋势，尽管切削力增加了；进给量的增加会导致更高的切削力，因此圆度值也增加；常规的去应力退火可使被加工环的圆度值增加。