数控蒙皮拉伸成形试验机控制系统开发

为研究蒙皮零件在拉伸成形过程中的变形行为,自行研制开发了1MN数控蒙皮拉伸成形试验机系统。采用数字PID控制算法,实现了加载伺服油缸的速度控制以及对称拉伸油缸和工作台上顶油缸的位移同步控制,建立了数控蒙皮拉伸成形试验机控制系统。试验结果表明,系统具有较高的精度,符合大多数蒙皮零件的拉伸成形试验要求,为开展蒙皮拉伸成形过程控制和试验研究提供了试验保障。     

飞机蒙皮拉形加载轨迹研究

蒙皮拉形工艺的先进程度是衡量一个国家飞机制造能力和水平的重要标志之一,然而加载轨迹决定着飞机蒙皮拉形成形质量的优劣。基于ANSYS/LS-DYNA有限元仿真软件对某单凸双曲率蒙皮拉形进行拉形仿真,对模具的最大截面采用应变控制的方法,结合实际生产过程中拉形机的运动状态,对飞机蒙皮拉形数值模拟中夹钳区域的加载轨迹进行了初步研究。此外,考虑到蒙皮拉形常见的缺陷及影响因素,分析了最优化理论结合仿真模拟优化工艺参数的重要性。对蒙皮拉形过程模拟仿真,实现虚拟试拉,以便对其加载轨迹进行优化设计,避免盲目的试拉工作,节约材料,降低研发成本,缩短研发周期,提高飞机蒙皮拉形质量和生产效率。     

面向飞机蒙皮的机器人喷涂轨迹规划

针对飞机蒙皮在线示教编程效率低、轨迹精度差及适用范围有限等问题,基于双目视觉三维扫描及CAD/CAM领域的加工模拟功能,提出一种根据三维模型的加工轨迹生成工业机器人喷涂轨迹的离线编程方法,为解决模型未知的复杂自由曲面喷涂问题提供了新思路。通过三维扫描获取飞机蒙皮表面点云并处理得到其三维模型,结合喷漆工艺,在Unigraphics加工模块中对三维模型加工轨迹进行参数化编程,提取轨迹点并调整喷枪姿态生成机器人喷涂路径;以飞机蒙皮为例进行喷涂仿真。结果表明:该离线编程方法的编程效率、轨迹精度明显优于在线示教编程;该编程方法对其他自由曲面同样具有适用性。     

金属板材数控单点渐进成形加工轨迹优化研究

提出一种对金属板材数控单点渐进成形的加工轨迹优化及成形压头压入点沿工件轮廓均布处理的方法。解决了工件局部的凹陷与破裂问题，提高了板料数控渐进成形的质量。     

激光快速成形技术中的扫描轨迹优化研究

根据化整为零的思想,利用平面道路连通区域的概念,对激光快速成形技术中的光栅扫描方式的轨迹进行优化处理,从而提高扫描效率、改善激光器的工作环境,降低快速成形制造产品的成本。     

自阻电加热渐进成形轨迹优化方法及应用

针对DC04钢板自阻电加热渐进成形中存在的放电击穿现象,提出了一种可适用于复杂模型的螺旋线成形轨迹生成方法,成功避免了制件在成形过程中因放电现象造成的破裂。相关试验表明,使用传统等高线成形轨迹时需要通过降低成形速度的方法避免破裂,导致成形效率较低,而使用螺旋线成形轨迹可以保证在成形速度较高时避免成形工具头与制件的剧烈撞击。此外,该方法生成的轨迹同样适用于其他类型的渐进成形,可以成功消除制件表面的进刀痕。     

基于UG二次开发的数控渐进成形轨迹优化

渐进成形零件的表面质量与压头轨迹紧密相关,目前的轨迹生成软件不能有效地控制表面质量,零件无法定量满足表面质量要求.提出了一种新的通过控制压头轨迹来控制渐进成形零件表面质量的方法.利用UG二次开发编程,实现对压头轨迹的优化,该方法得到的轨迹能够保持零件残余波峰不大于设定值.     

多向作用力状态下的前缘蒙皮零件成形方法的研究

蒙皮成形技术是航空航天制造领域的一项重要的加工技术,其先进程度是衡量一个国家飞机制造能力和水平的重要标识之一,因此研究蒙皮成形技术对于我国航空制造具有十分重要的意义。通过改变零件成形作用力,改善成形应力状态,充分发挥零件材料塑性;利用拉形成形和压形成形相结合的成形方法,对前缘蒙皮生产过程中存在的回弹问题进行生产性试验和测量分析,实现前缘蒙皮零件精准成形。     

三轴与五轴数控渐进复合成形轨迹规划

综合考虑挤压工具对待成形件曲面的可接近性和数控渐进成形效率,提出了三轴与五轴数控渐进复合成形策略及其成形轨迹规划方法。通过识别待成形件STL模型的三角面片各边的凸凹性,以三轴数控渐进成形挤压工具对模型各曲面的可接近性,将模型曲面划分出三轴数控渐进成形与五轴数控渐进成形加工的区域,进而对成形轨迹进行分区规划并在相应的曲面分区内分别生成出三轴数控渐进成形和五轴数控渐进成形加工轨迹。算法应用实例表明,该方法能够实现三轴与五轴数控渐进复合成形所需曲面分区及其成形轨迹规划与生成。     

冷拉伸滚压塑性成形轧制力计算

应用ls-dyna对冷拉伸滚压成形过程进行数值模拟,得到冷拉伸滚压成形的变形力可分为径向进给力、切向滚压力和轴向拉伸力。研究表明,合理控制、匹配三者的大小有利于拉伸滚压成形,获得最佳的成形效果。分析、研究冷拉伸滚压成形的变形力能更好地掌握工件的变形情况,为合理设计工艺参数提供参考,为装备的动力选型提供依据。     

蒙皮数控拉形位移加载设计方法研究

针对蒙皮拉形工艺设计、数值模拟与数控拉形设备高效结合的问题,提出板料变形与数控拉形设备机构运动相耦合的位移加载设计方法。基于数控拉形设备VTL1000建立蒙皮数控拉形数值分析模型;采用几何解析方法推导板料变形与机构运动位移加载的关系,将关系解作为数值模拟的边界条件。用研究实例证明该方法具有较高的精度和较强的工程实用性。     

数控蒙皮拉形试验机系统开发与应用研究

拉形是飞机蒙皮成形的主要方式之一，为研究蒙皮零件在拉形过程中的变形行为，自行研制开发了1000KN数控蒙皮拉形试验机系统。系统采用电液伺服技术，实现了夹钳的水平转动、俯仰、拉伸动作，工作台可以形成任意角度上顶，能够完成飞机蒙皮零件成形所需的拉形轨迹。试验结果表明，系统具有较高的精度。符合大多数蒙皮零件的拉形试验要求，为开展蒙皮拉形过程控制和工艺研究提供了试验保障。     

基于方差传递模型的飞机蒙皮拉形工艺稳健设计

在蒙皮拉形工艺中,由于诸多不确定因素的存在,传统最优工艺条件下的成形质量存在较大波动.针对该问题,将有限元分析和稳健设计有效结合,提出基于方差传递模型的飞机蒙皮拉形工艺稳健设计方法.分析蒙皮拉形中的主要质量缺陷及关键设计参数,考虑成形过程中设计参数的波动和噪声因子;基于有限元分析和响应面法给出蒙皮拉形工艺的质量缺陷指标...     

有限元法在机翼整体壁板成形中的应用

喷丸是现代飞机机翼整体壁板成形的首选方法，但喷丸成形参数的选择在很大程度上依赖于实验数据和操作经验，耗时费资。有限元方法的应用可部分解决这一难题。分析了喷丸成形的变形特点，介绍了Homer的有限元设计方法、Levers的比拟法及笔者使用的变形等效模拟法，并对3种方法各自的特点进行了比较。     

结构钢O型环拉弯成型工艺技术研究

介绍了O型环的结构特点,分析了常规工艺方法在产品成型过程中存在的不足,提出了采用拉弯成型工艺制造。型环,并由此制订了拉弯成形工艺方案。产品试制结果表明,制订的拉弯成型工艺方案可行,产品生产效率高,精度好,性能优良。     

非规则曲面件的多夹钳式柔性拉伸成形研究

应用多夹钳式拉形机具有高柔性化的特点,根据目标件确定毛坯形状,夹钳依据毛坯形状对其进行夹持,尝试柔性拉形中的非矩形毛坯夹持。针对某一非规则曲面件,分别建立矩形毛坯和梯形毛坯的拉形有限元模型,并进行拉形数值模拟,对比分析两种形状毛坯对成形结果的影响。模拟结果表明,梯形毛坯拉形件比矩形毛坯拉形件的应力、应变数值减小且分布均匀;减薄率更小。梯形毛坯更能够节省材料,提高材料利用率。在多夹钳式拉形机上对矩形毛坯和梯形毛坯进行拉形试验,验证模拟结果的正确性。通过数值模拟和拉形试验充分证明了多夹钳式拉形机能够对非矩形毛坯件夹持的可行性,拉形效果更好,可以为其他非规则曲面件拉形提供参考和借鉴,使拉形工艺在工业应用的领域得到进一步拓展,为新型拉形机的设计与开发奠定了基础。     

飞机载荷机构特性曲线测试系统开发

介绍了各型飞机载荷机构特性曲线的检测方法，并对特性曲线的特征点的计算方法进行了探讨，实现了飞机载荷机构特性曲线的自动检测。     

[材料绿色成形技术]异形排气管多向局部加载液力成形工艺

针对某乘用车异形排气管整体制造的难题,开展4系列不锈钢管材包括多向局部加载液力成形新方法的全流程液力成形工艺研究。基于Dynaform有限元模拟软件,建立绕弯成形及液力成形的有限元模型,监测管材壁厚分布的演化规律,进而优化成形工艺参数,开展实验验证。研究结果表明：初始管材直径对液力成形管材壁厚分布影响显著,初始管材直径为54 mm时能很好地满足工艺要求;在纵向加载液力成形阶段,可通过在上模具设计凸筋来实现对管材的局部加载成形,而在横向加载液力成形阶段,内压为48 MPa时可避免管材破裂、折叠等缺陷的产生;此外,局部加载液力成形可导致管材的应力应变状态发生明显改变,变形区管材的壁厚呈现增大趋势,最大减薄率由27.43%降至24.65%,最终零件的最大减薄率为28.05%。实验结果与模拟结果基本吻合,最大偏差值仅为2.89%。     

基于有限元法的飞机蒙皮裂纹加强补片优化设计

胶接增强修复补片的可设计性是胶接技术的优点之一,科学设计飞机结构损伤部位的增强补片是保证修补效果的重要因素。本文利用 ANSYS 软件对飞机2024蒙皮裂纹复合材料增强补片进行三维有限元建模与仿真计算,计算了复合材料单级补片和多级补片边缘胶层最大剪应力,给出了飞机2024蒙皮裂纹单侧修补时的补片优化设计参数。计算表明,用复合材料增强修补铝合金蒙皮裂纹时,补片应设计成多级形式;当补片级数超过5级时,补片边缘的胶层剪应力显著减小,与单级补片相比,其最大剪应力下降了85%。