复杂薄壁零件数控加工变形误差控制补偿技术研究

高性能航空发动机整体叶盘、大小叶片转子、离心叶轮、叶片等零件广泛采用钛合金薄壁结构。加工过程中的切削力、残余应力将产生零件加工变形及加工误差。本文重点讨论了薄壁零件加工过程中的切削力建模和工件加工表层残余应力的分布规律,提出了对叶盘零件加工变形误差的补偿方案。通过建立精确的切削力、残余应力预报模型,对切削加工过程进行力学仿真,优化切削参数、补偿刀位轨迹,进而实现薄壁结构叶盘零件的精密数控加工。     

基于VERICUT二次开发的粗加工数控代码优化

针对航空钛合金结构件数控粗加工效率低、刀具磨损快、加工过程中切削功率变化较大的问题,基于VERICUT软件二次开发技术进行了粗加工数控代码优化的研究,阐明了常规数控代码编制方法存在问题的原因,给出了识别优化位置的算法和不同情况下数控代码优化的计算方法。测试结果表明：优化后的数控代码加工效率明显提高,刀具磨损程度减小,切削功率变化平稳。提出的优化方法为实现大型航空钛合金结构件安全、高效的数控粗加工技术提供了一种新思路。     

一种航空铝合金铣削力模型的试验研究

基于航空铝合金材料7050-T7451的机械加工性能,理论上分析了航空薄壁件加工变形机理。通过四因素、四水平回归正交试验法确定铣削加工过程中切削力的力学性质和相关参数,根据铣削力形状特征建立了数控加工铣削力力学数值计算模型。采用合理的平均力试验验证了模型的有效性,为进一步研究航空铝合金数控加工变形提供了可靠的边界条件。     

摩擦焊在航空领域的应用

随着民用和军用飞机性能及使用要求不断提高,航空零部件需要满足结构轻量化、高可靠性、长寿命、经济性好等要求。焊接技术作为航空工业不可或缺的材料加工技术,在航空零部件的研制与生产中,发挥着举足轻重的作用。惯性摩擦焊、搅拌摩擦焊和线性摩擦焊作为典型的摩擦焊接工艺方法,凭借优良的技术优势,在航空发动机转子组件、飞机结构件、整体叶盘等航空零部件加工制造中得到成功应用。结果表明,随着摩擦焊接技术的进步与发展,摩擦焊接技术将有效促进航空飞机减重,进一步提高航空飞机性能。     

细长梁数控侧铣加工变形的预测、补偿与验证

针对铸造钛合金ZTC4材质的弱刚度细长梁结构件加工变形问题,借助有限元仿真方法对该加工过程进行分析,并根据仿真预测出来的零件变形量数据,结合镜像补偿加工的方法完成了试验验证。通过建立细长梁数控侧铣加工的三维有限元仿真模型,预测出零件本体在不同位置处的变形量范围,并以此为基础利用数控铣床进行试验验证。结果表明,无补偿的加工方式零件的表面质量差,而补偿加工后的零件表面,其平面度和直线度误差都有较大幅度的降低,下降幅度分别为17%和33%,从而确定了补偿加工的方式能够有效降低该弱刚度结构件的形状误差,提升其加工精度。     

面向7075铝合金预拉伸厚板加工变形控制的变向迭代法

具有壁薄、尺寸大、加工精度高、材料去除量大等特点的航空整体结构件,其毛坯大多选用预拉伸铝合金厚板。在高速切削成形过程中,随着材料的大量去除,毛坯内初始残余应力势必发生释放,零件只有通过弯曲变形等行为才能达到新的平衡状态,导致加工精度得不到保证,甚至成为废品。因此,研究残余应力释放产生加工变形的演化机制,是控制和保证加工质量的核心所在,对于实现加工过程的高效化和精密化至关重要。首先,依据毛坯分解为去除材料和成形零件两部分,将初始残余应力分为释放应力和有效应力,利用静力平衡条件和弯曲变形理论建立加工变形的分析模型。然后采用有限元方法求解加工变形的分析模型,通过现场加工零件后经测试可知：加工变形的仿真值与测量值相比,无论是幅值水平还是变形曲线,尽管均具有具有很好的吻合性,但由于残余应力的测量误差使得两者亦存在10%左右的幅值误差。最后建立以最小加工变形为目标的零件加工位置优化模型。通过以一定步长正向从最小值开始选取加工位置,根据当前值与上一次取值的变形方向差异,确定下一次取值的步长及其方向,若变形方向相同则以相同步长继续正向取值,否则减小步长反向取值,直至步长的绝对值在阈值范围之内,提出求解加工位置优化模型的变向迭代方法。与企业实际使用的中间位置法相比,变向迭代方法能够使得加工变形减小99.79%。     

大型环形结构件焊接变形的分析及控制方法

随着工业的发展 ,伴随着大量结构复杂的大型焊接结构件的制造 ,焊接变形成为急待解决的问题。因为大型的焊接结构件结构复杂 ,刚性大 ,如果产生焊接变形 ,有可能无法修复 ,造成结构的整体报废 ,或者是修复成本很大 ,造成大量的资金消耗和工期的拖延。因此 ,分析、测量、计算、预测并采取相应措施和调整变形是十分重要的。常见的焊接变形如下 :收缩变形 (分纵向收缩及横向收缩两种 )、弯曲变形、角变形、扭曲变形、失稳变形。实际焊接结构中常有多种变形同时存在 ,如带加强筋板的工字梁焊接后 ,既有收缩变形和弯曲变形 ,有时还伴随有扭曲变形…     

机匣型面电解加工工艺及应用

随着航空技术的发展,整体结构件的设计和难加工复合材料的应用已成为高性能发动机设计的重要方向,机匣内外型面设计是其代表之一。针对机匣材料去除量大、加工难度大、成本高、效率低等问题,通过设计机匣电解加工系统,优选电解加工参数,改良电解加工工艺,得到表面质量良好的机匣。     

钛合金、铝合金薄壁构件焊接变形控制技术及应用

随着航空航天技术的不断发展,铝合金、钛合金薄壁焊接结构件越来越广泛地应用于航空航天产品的重要部位,但是焊接变形控制仍是其焊接制造的关键难题。文中介绍了几种比较可行的焊接变形控制方法及其原理,并介绍了其主要适用的材料及结构。采用合适的焊接变形控制技术成功地解决了航空航天领域几种典型铝合金、钛合金薄壁焊接结构的变形控制问题。     

数控电火花加工技术在航空航天领域的应用与展望

介绍了数控电火花加工技术在国内外航空发动机、航天运载火箭、空间飞行器等领域的应用情况.重点介绍了多轴联动数控电火花成形加工技术在航空航天发动机的核心部件-整体涡轮盘研制中所发挥的关键作用,分析了数控电火花微细加工技术在航天领域的应用前景.     

某航空整体叶轮高效数控加工关键技术研究

整体叶轮是航空发动机中的关键部件,其制造技术及加工精度直接影响航空发动机的性能。介绍了某航空整体叶轮的高效数控加工技术,包括采用五轴定位铣削进行流道的加工、使用"SWARF精加工"策略、应用刀具的侧刃进行曲面加工等。经验证,采用该加工方案能有效提高叶轮的加工效率和质量,大大缩短零件的加工时间。同时介绍了整体叶轮的研究现状,新工艺方案的原理、特点、操作流程及核心技术等。     

航空发动机整体叶盘数控砂带磨削变形行为及其试验研究

针对航空发动机整体叶盘结构复杂，铣削后表面纹理明显，粗糙度和型线精度无法达到设计要求，手工抛光后叶盘表面质量和型面精度难以满足工艺要求的现状，开展整体叶盘数控砂带磨削变形行为及其试验研究。分析整体叶盘数控砂带磨削全型面磨削过程，阐述整体叶盘数控砂带磨削的变形机理，提出一种新型开式数控砂带磨削方法。进行基于ANSYS的磨削变形仿真分析，提出带有压力反馈的磨削压力控制系统方案，实现磨削变形的控制。用磨削试验装置进行整体叶盘精密数控砂带磨削试验，结果表明:整体叶盘数控砂带磨削后，表面粗糙度小于0.4 μm，型线精度高于0.05 mm，能够很好地适应叶片变形，实现数控砂带磨削替代手工抛光，提高磨削效率，满足设计要求。      

Ti–4.5Al–6.5Mo–2Cr–2.6Nb-2Zr-1Sn钛合金的高温变形行为

超高强韧钛合金是制造超规格航空结构件的骨干材料。通过热模拟压缩实验研究了Ti-4.5Al-6.5Mo-2Cr-2.6Nb-2Zr-1Sn钛合金高温变形行为,采用临界条件动力学模型建立高温下动态再结晶体积分数预测模型。本研究取得的阶段性成果将为超大尺寸、复杂形状的关键结构件的集成制造提供理论支撑。     

基于C/S模式的数控车削物理仿真技术的研究

支持网络环境下数控加工仿真平台,当加工者和代码编制者不在同一物理地点或者相隔较远的情况,可以消除传统的数控加工仿真的局限性。目前的数控加工仿真大都是基于本地数控代码仿真,影响到仿真和加工的效率。文章提出建立基于C/S模式的数控车削仿真系统,重点分析了车削过程中工件受切削力作用产生的力变形,建立了力变形下工件直径误差的模型,并以此为基础对实际的阶梯轴车削加工进行分析。文章采用VC 编程实现了对加工刀具轨迹的仿真,并给出了考虑工件变形前后的真实加工轨迹对比。结果表明,可以采用误差补偿技术来消除因变形产生的误差。     

基于UG和VERICUT的航空薄壁件数控加工与仿真研究

针对某航空薄壁件的结构特点和加工难点进行分析,合理设计装夹方式,并进行工艺编制。基于UG软件进行零件的数控加工编程,生成刀具轨迹及NC程序,通过VERICUT仿真平台对该航空薄壁件进行仿真加工,检验数控程序的正确性,并对数控加工参数进行优化,避免实际加工中机床与零件发生碰撞或干涉等情况。实践结果表明该方法提高了加工效率。     

基于遗传算法的接头类薄壁件装夹布局优化设计

以接头类薄壁件为研究对象,针对其在铣削加工中装夹位置的优化设计进行研究。利用UG对四刃立铣刀和零件进行了三维建模。通过有限元分析软件ABAQUS,对不同装夹位置对接头结构件变形的影响进行了模拟。以平均变形量最小为目的,基于MATLAB遗传算法对装夹位置进行了优化计算,确定了最优装夹位置。为航空接头结构件铣削加工中装夹位置对变形的控制提供了有效的方法。     

电铆焊工艺在薄板焊接上的应用

对电铆焊技术在薄板焊接结构制造中的应用进行了系统研究,通过电铆焊的系列焊接工艺试验及焊接工艺评定试验,优化了电铆焊的焊接工艺参数,验证了电铆焊工艺的合理性,提出了适合于薄板蒙皮结构的最合理加工孔参数及焊接工艺参数。其电铆焊工艺的变形程度明显小于塞焊工艺,可以显著降低焊接变形,大大减少工件的矫平工作量,保证了结构件的外观质量,提高了车辆的商品化程度。     

结构件快速数控编程系统的集成技术研究

为提高飞机结构件的加工质量和效率,实现结构件快速数控编程加工,分析了结构件快速数控编程的网络化制造的信息流程,构建了结构件快速编程系统的体系结构.首先,提出了基于语义WEB服务和组件技术的系统集成解决方案,构建了基于本体的数控编程的信息模型,最后,基于上述系统体系结构和实现方法,开发了一个原型系统.通过实验实例证明了本文方法的有效性,提高了结构件数控编程的效率和质量.     

一种薄壁叉架零件的数控加工工艺研究

分析了铝合金薄壁叉架零件的技术要求、结构特点以及薄壁难加工等工艺问题,制定了合适的数控加工工艺。此外,根据优化的加工工艺选用MasterCAM软件进行了自动编程,实现了该零件的高精度加工。     

基于混合推理的切削参数优选系统开发

针对现有航空发动机结构件切削加工参数数据库数据分散、针对性和准确性不强等问题,通过分析航空发动机结构件的加工工艺,提炼出影响切削加工参数选择的主要因素;据此,建立适用于航空发动机结构件加工的切削参数数据库系统,提出一种基于规则混合推理的加工参数智能优选方法;进而利用NX二次开发技术,开发出基于混合推理的切削参数优选系统,实现了切削参数的自动加载,从而有效减轻工艺人员设计负担,提高零件编程效率。最后,在航空发动机典型结构件上验证了所开发系统的有效性。