航空框类整体结构件铣削加工变形研究

为了揭示结构件数控加工的变形机理,提出了基于有限元的航空整体框类结构件铣削加工过程仿真方法.通过将零件的加工工艺信息转化为有限元仿真计算信息,采用建立的有限元模型对双面框类结构件进行了铣削加工过程的数值模拟.数值模拟综合考虑了材料毛坯初始残余应力、切削载荷、加工顺序和走刀路径等因素.在同样条件下进行了加工实验,实验结果与模拟结果比较吻合,验证了建立的有限元模型的正确性.研究表明,数值模拟方法是研究航空整体结构零件铣削加工变形的有效方法,可正确预测零件的加工变形.     

航空薄壁件与铣刀的加工变形误差补偿研究

基于三维铣削力数学模型,应用实验对铣削力系数进行辨识.以刀具和工件的加工变形为研究对象,仿真出刀具与工件的变形量,并绘制不同约束下的工件变形曲线.通过对曲线的分析,求出加工过程中刀具与工件变形对精度变化影响的因素和规律.提出一种基于有限元加工变形的计算误差补偿方案,实现铣削参数的优化,提高铣削加工精度.     

航空整体结构件铣削加工变形预测研究

为了揭示航空框类整体结构零件铣削加工的变形行为，提出了一种基于接力计算模型的航空整体框结构零件铣削加工全过程物理仿真方法，阐述了接力计算的基本原理，设计了接力计算系统的完整框架.基于以上接力计算系统，通过将零件加工工艺信息转化为有限元仿真计算信息，采用有限元模型对整体框结构零件进行了铣削加工全过程数值模拟.模拟综合考虑了材料毛坯内初始残余应力、切削载荷、加工顺序和走刀路径等因素.通过铣削加工实验验证了建立的有限元模型的正确性.研究结果表明，基于接力计算的数值模拟方法是研究航空整体结构零件铣削加工变形的有效方法，可正确预测零件加工变形.     

基于OpenGL的虚拟数控系统的研究与开发

在分析虚拟制造中数控加工仿真技术的基础上,通过对加工系统三维几何模型和加工过程仿真等模块的设计,开发了基于OpenGL的面向虚拟制造的数控加工仿真系统.该系统能在NC代码的驱动下运行,在Visual C 6.0开发环境下,以铣削某零件为例,直观实时性显示零件加工过程,有较好的实用性.     

多硬度拼接淬硬钢球头铣削加工的数值模拟

利用Advantage Edge有限元软件,基于应变能量密度切屑分离准则,采用自适应网格重划分技术,模拟了多硬度拼接淬硬钢球头铣削加工过程,获得了多硬度拼接淬硬钢铣削力、铣削温度分布.多硬度拼接区的存在将导致断续铣削的加工效果,铣削温度的积聚不充分影响了切屑形成,多硬度拼接中高硬度材料的铣削温度场分布均匀性差.     

铣削508Ⅲ钢不同涂层对刀具切削性能影响

核电水室封头部件属于难加工零件,材料为508Ⅲ高强度钢。针对铣削加工过程中刀具切削性能差、寿命短与加工效率低等问题,首先对涂层硬质合金刀具进行切削仿真,从切削温度和应力方面,分析涂层对刀具切削性能影响;然后进行铣削508Ⅲ钢涂层刀具磨损实验,通过刀具磨损观测及前刀面形貌分析,探究涂层对刀具磨损与刀具寿命的影响;最后进行涂层性能对比实验,讨论不同类型涂层、涂层厚度和不同涂层热扩散率对硬质合金刀具铣削508Ⅲ钢切削过程影响。研究结果为铣削水室封头硬质合金刀具开发及核电零件高效加工等提供技术支持。     

基于球头铣刀刀具姿态的铣削稳定性影响机理分析

铣削颤振不仅会导致加工零件表面产生振纹，降低加工零件的表面质量，而且会加剧刀具的磨损和降低机床的寿命.针对加工过程中球头铣刀的刀具姿态对颤振的影响，构建刀具姿态影响下的铣削动力学模型，运用三阶牛顿-埃尔米特插值全离散法对铣削动力学模型进行求解，得到系统状态转移矩阵.用Floquet理论判断铣刀在不同刀具姿态下的铣削稳定性，构建球头铣刀的刀具姿态稳定性预测图.试验确定水平向上走刀方式稳定性最好，工件表面粗糙度最低，验证了稳定性预测图的有效性.     

刀具前角对螺纹铣刀铣削性能影响的仿真分析

为合理选择刀具前角,提高刀具使用寿命和螺纹加工效率,对某可转位螺纹铣刀铣削加工45号钢进行研究。借助金属切削工艺有限元软件AdvantEdge对铣削加工进行模拟仿真,得到加工过程中切削力和温度随时间的变化关系,对比分析了不同刀具前角对切削力和切削温度的影响,进而优化选择合理的铣刀前角,为实际螺纹铣削加工刀具前角的选择提供参考。     

汽车模具拐角加工铣削力建模及仿真

针对数控加工汽车模具型腔中的典型特征拐角时,由于刀具切削余量的增加引起刀具振动加大、噪声加剧、铣削力变化明显及刀具与加工表面挤压加大产生振颤,造成刀具刚性不足、使用寿命降低、加工型面表面粗糙度不均等问题.以汽车模具典型特征拐角为研究对象,依据任意角度铣削拐角几何关系,采用有限元模拟分析方法,进行铣削力建模及仿真.首先建立任意角度拐角铣削过程平均切削厚度计算模型,然后进行铣削力系数识别试验确定铣削力系数;其次结合铣削厚度公式及铣削力系数,建立平底立铣刀拐角加工过程建立瞬态铣削力数学模型;最后对拐角瞬态铣削力进行仿真预测,并与拐角铣削加工试验结果对比.结果表明,仿真软件能有效预测拐角铣削力,为切削参数优选提供参考和理论支撑.     

NC 铣削加工过程的仿真及其实现

目的研究NC (Numerical Control) 铣削加工过程的动态仿真及其实现方法. 方法基于光线投射的原理,采用将刀具与工件离散的方法,实现了 NC 铣削加工过程的动态仿真. 结果该方法不仅能检测出加工中可能出现的干涉与碰撞,同时也能验证刀位轨迹对理想曲面的逼近误差. 结论该方法成功地实现了 NC 铣削加工过程的几何仿真,对于工艺的仿真有待于进一步研究.     

轴向车铣等距曲边三角形廓形运动建模及仿真

建立轴向车铣加工等距曲边三角廓形运动过程的矢量表达式。用内嵌Au-toLisp的AutoCAD2000对轴向车铣加工等距曲边三角形运动曲线进行计算机仿真。得出已加工表面质量与铣刀齿数、铣刀与工件转数比成正比，且与铣削方式有关；等距曲边三角形廓形形状与廓形平均半径廓形曲面偏心之比有关。     

Machining Deformation Prediction of Thin-Walled Part Based on Finite Element Analysis

For the problems of machining distortion and the low accepted product during milling process of aluminum alloy thin-walled part, this paper starts from the analysis of initial stress state in material preparation process, the change process of residual stress within aluminum alloy pre-stretching plate is researched, and the distribution law of residual stress is indirectly obtained by delamination measurement methods, so the effect of internal residual stress on machining distortion is considered before finite element simulation.Considering the coupling effects of residual stress, dynamic milling force and clamping force on machining distortion, a three-dimensional dynamic finite element simulation model is established, and the whole cutting process is simulated from the blank material to finished product, a novel prediction method is proposed, which can availably predict the machining distortion accurately. The machining distortion state of the thin-walled part is achieved at different processing steps, the machining distortion of the thin-walled part is detected with three coordinate measuring machine tools, show that the simulation results are in good agreement with experimental data.     

钛合金正交切削过程数值模拟

为了研究刀具磨损、加工表面残余应力分布,优化高速切削参数,基于切削条件下材料屈服流动特性、刀具-切屑界面接触摩擦行为以及单元网格划分,建立切削加工过程的有限元仿真模型.通过此模型模拟了钛合金连续状和锯齿状切屑的形成过程.以观察实际切屑形态,验证了该模型的有效性.     

轴向车铣椭圆型面的运动建模及仿真

为了深入研究轴向车铣椭圆型面的切削过程,通过矢量分析,建立了描述轴向车铣加工椭圆型面运动的数学模型,并对轴向车铣椭圆型面的运动轨迹进行了计算机仿真,分析了不同切削参数对运动轨迹的影响,得到已加工表面的粗糙度随着铣刀齿数和铣刀与工件转速比的增加而减小.     

汽车覆盖件模具的非球头刀宽行加工方法

汽车覆盖件模具型面一般是由大面积平坦面和一定陡立面结合的构成的自由曲面.针对汽车覆盖件模具粗加工及半精加工中球头刀效率低的问题,将非球头刀的宽行加工应用于汽车覆盖件模具粗加工与半精加工过程,在工艺上使用环形刀加工陡立面,高进给铣刀加工平坦面的组合加工方式来代替普通球头刀加工,论述了高进给铣刀在加工平坦类曲面中的优势,提出了平底类刀具铣削平坦凹曲面的最小曲率半径判定原则,并对环形刀和高进给铣刀铣削区域内的刀路轨迹进行优化.最后,在三轴数控机床上进行了实验验证,实验结果表明:宽行加工工艺与球头刀加工相比可提高加工效率44.75%.     

框类整体结构件铣削加工顺序的有限元模型

为了控制尺寸大、形状复杂的航空框类整体在铣削加工时产生的变形,建立了铣削加工时的变形场和温度场的有限元模型.在深入研究残余应力施加、动态切削载荷、约束转换等铣削加工模拟关键技术的基础上,采用热力耦合模式进行了求解.利用该模型对整体框类结构件进行了奇偶铣削、偶奇铣削和顺序铣削三种加工顺序的有限元模拟.结果表明,三种模拟结果中奇偶铣削加工得到的结构件的变形最小.该模型对三种加工顺序的模拟结果与试验结果一致,可用于预测整体结构件的加工变形.     

平面弹性力学问题的离散元网格自适应方法

根据连续介质平面弹性力学离散及元法的基本原理，分析了解决平面弹性力学问题的离散元网格自适应方法.基于界面位移提出了离散元相对误差评价指标及相应的后验误差分析方法.在此基础上给出了连续介质离散元法网格自适应策略.与有限元法相比，离散元法的网格自适应策略具有原理简单、无奇点和单元畸形、实施方便的优点.2个典型的数值算例表明，提出的离散元相对误差评价指标以及相应的网格自适应策略能够很好地模拟平面弹性力学应力集中现象和边界效应，自适应网格与相应的有限元分析结果一致.     

薄壁板高速铣削加工过程中的让刀误差预测

为了研究薄壁工件在铣削加工过程中的让刀误差以及获得使让刀误差较小的优化铣削参数，以薄壁板为例，在进行高温拉伸试验和高速压缩试验获得材料力学性能的基础上，建立了薄壁板铣削过程的热力耦合有限元模型.通过模拟螺旋立铣刀与工件材料之间相互的物理作用，获得了铣削力的变化曲线和铣削热的分布，同时得到了在刀具与工件之间物理作用下壁板随刀具的旋转与进给运动而产生的让刀变形，从而得到了薄壁板在铣削过程中的最大让刀误差.根据该有限元模型的结果可以优选薄壁件铣削用量，优化刀具几何形状，弥补让刀变形.