航空机匣工件车削加工变形预测及切削参数优化研究

以航空机匣工件某车削工序为对象,结合切削过程力学仿真及有限元分析方法,实现了其车削加工过程中加工变形量的预测。然后,以背吃刀量为设计变量,以加工效率为目标函数、以加工变形量为约束条件进行了车削加工切削参数优化研究,采用整数规划优化方法,通过改变走刀次数及合理分配每次走刀的背吃刀量,减少了加工变形量、提高了切削效率,实现了航空机匣工件的高效切削。     

航空发动机火焰筒舌片车削加工变形量预测及误差补偿北大核心

通过构建槽刀切削力预测模型,针对航空发动机火焰筒舌片因切削力引起的力致变形加工误差问题,提出了一种补偿加工误差的方法。该方法应用有限元法对火焰筒的舌片车削变形(让刀)量进行预测,进而采用曲线拟合方法得到刀具补偿轨迹曲线,利用该曲线进行刀位点轨迹的误差补偿,最终达到提高加工精度、缩短试制周期和降低试制成本的目的。该方法可为其他类似的产品加工变形量预测与误差补偿提供有益的参考和借鉴。     

航空发动机火焰筒舌片车削加工变形量预测及误差补偿

通过构建槽刀切削力预测模型,针对航空发动机火焰筒舌片因切削力引起的力致变形加工误差问题,提出了一种补偿加工误差的方法。该方法应用有限元法对火焰筒的舌片车削变形(让刀)量进行预测,进而采用曲线拟合方法得到刀具补偿轨迹曲线,利用该曲线进行刀位点轨迹的误差补偿,最终达到提高加工精度、缩短试制周期和降低试制成本的目的。该方法可为其他类似的产品加工变形量预测与误差补偿提供有益的参考和借鉴。     

SiCp/Al复合材料薄壁件车削加工变形的仿真研究

通过建立Si Cp/Al复合材料薄壁件的三维有限元模型,运用ABAQUS有限元软件对其车削加工过程进行模拟分析,研究了切削速度、进给量和背吃刀量等切削参数对薄壁件加工变形的影响规律。结果表明,在工件端部对Si Cp/Al复合材料薄壁件进行切削时,最大径向变形和最大挠曲变形都发生在切削区域,并随着背吃刀量的增加而增大,随着进给量的增大而增大,随着切削速度的提高呈增大趋势。其中背吃刀量对Si Cp/Al复合材料薄壁件变形的影响最显著,切削速度影响较小。     

碳纤维薄壁圆筒车削加工工艺研究

对碳纤维复合材料薄壁圆筒车削加工工艺进行分析研究,主要从工件的加工特性、切削颤振对工件加工精度的影响进行分析,研制专用定位夹紧装置,进行切削刀具几何参数研究试验与确定,采用正交实验方法进行切削试验,确定最优切削参数组合,通过实验验证该加工工艺的可行性。解决了薄壁碳纤维圆筒加工中出现拉丝起毛、装夹变形和加工变形的关键技术难点,确定的加工工艺方法应用于生产实践中,取得了显著效果。     

高速切削中工件热变形误差形成机理研究

在三维车削模型的基础上,使用有限元软件Deform-3D对高速切削中车削速度、进给速度和背吃刀量进行了正交车削试验。根据试验结果提出了三维车削模型的工件热变形误差形成机理,在此基础上从刀具和加工工艺的角度提出了减少工件热变形误差的方法。     

薄壁圆筒零件车削刚度分析

结合车削加工经验,通过理论计算和仿真分析相结合的方法,研究了薄壁圆筒零件车削刚度的判定方法。通过车削力计算、车削力作用下变形量计算和重力作用下变形量计算,计算得出了车削过程中零件的整体变形量。利用有限元软件ANSYSWorkbench对薄壁圆筒零件车削时的变形状态进行仿真计算,通过实例验证了理论计算方法的正确性。最终得出了薄壁圆筒零件外形尺寸与车削刚度的关系,可以通过关系式直接判定能否在不使用支撑工装的情况下完成车削加工。     

细长轴车削用量优化与加工变形误差补偿技术的研究

为了有效克服细长轴类零件车削加工变形对其加工精度的影响，尽可能地提高切削效率，文中讨论了两种方案：（1）根据加工精度要求和车削力大小信息，确定切削速度、进给率和切削深度的优化组合选取范围，使得工件变形大小不超过允许的极限值，从而满足加工精度要求；（2）尽可能选择较大的切削用量，并根据工件刀触点处变形量的大小预修正原始数控编程刀位，进行误差补偿。车削实例表明运用误差补偿技术能够实现柔性轴类零件的高效精密车削加工。     

薄壁圆筒类零件加工工装设计

薄壁圆筒类工件变形一直是机械加工的工艺难题,本文通过分析薄壁圆筒形零件的工艺特点及加工难点,结合有限元分析的相关结论,设计了一种应用于该类零件端面及外圆车削加工工装。调节工装压板端螺母行程,带动斜楔块的径向和轴向运动以实现刚性支撑,完成对该类零件的车削加工,为减小薄壁圆筒类工件变形找出了行之有效的加工方法,为加工同类型的零件提供一些操作思路。     

采用PCD刀具车削砂轮

各种砂轮在制造过程中,经过焙烧和固化工序后,其尺寸、形状和位置精度还达不到使用技术要求,必须经过车削、研搓和磨削等工序。由于客观技术原因,国内外的砂轮制造企业,大都采用传统的刀碗来车削。在用刀碗的车削过程中,砂轮以较高的线速度(约300～400m/min)带动淬火的45号钢薄壁刀碗被动旋转并走刀,将砂轮上多余量挤压去除。由于被加工的砂轮与刀碗高速旋转,车削时粉尘很大,背吃刀量和进给量小,刀碗磨损快,     

铣削表面粗糙度在线监测与加工参数的自适应优化

针对实际加工中工件与刀具之间的无规律振动而导致零件表面粗糙度不受控制的问题,提出了一种融合在线监测和自适应加工的方法.以主轴转速、背吃刀量、进给速度以及工件振动量为特征,基于XGBOOST算法对表面粗糙度进行回归分析,建立表面粗糙度的预测模型;在加工中对工件振动量进行实时采集,结合主轴转速、背吃刀量、切削速度和进给量建立实时表面粗糙度在线监测系统;当预测结果超出警戒值时,系统自动对切削参数背吃刀量、切削速度和进给量进行优化,进而减小工件振动,从而保证被加工零件的表面粗糙度.与传统的先加工后测量的方法相比,提出的方法实现了在加工的同时进行预测、分析与切削参数的自适应优化,有效地控制了被加工零件的表面粗糙度.     

铣削表面粗糙度在线监测与加工参数的自适应优化

针对实际加工中工件与刀具之间的无规律振动而导致零件表面粗糙度不受控制的问题,提出了一种融合在线监测和自适应加工的方法.以主轴转速、背吃刀量、进给速度以及工件振动量为特征,基于XGBOOST算法对表面粗糙度进行回归分析,建立表面粗糙度的预测模型;在加工中对工件振动量进行实时采集,结合主轴转速、背吃刀量、切削速度和进给量建立实时表面粗糙度在线监测系统;当预测结果超出警戒值时,系统自动对切削参数背吃刀量、切削速度和进给量进行优化,进而减小工件振动,从而保证被加工零件的表面粗糙度.与传统的先加工后测量的方法相比,提出的方法实现了在加工的同时进行预测、分析与切削参数的自适应优化,有效地控制了被加工零件的表面粗糙度.     

利用振动时效技术解决薄壁半圆形工件加工变形

薄壁圆筒类工件加工变形比较大,加工精度不容易保证。而对于不封闭半圆弧薄壁圆筒类加工变形比圆筒更为严重,工件加工更是困难。本文通过对不封闭薄壁筒形工件加工,并进行加工工艺分析和实践,并在机加过程中,通过增加振动时效工序,解决了不封闭薄壁筒形零件加工变形问题。     

车床导轨磨损误差补偿分析

车床在长期工作下,因前导轨磨损而产生误差,这样加工光轴类工件时精度不高。而采用单片机误差补偿系统可以对背吃刀量进行补偿,提高加工精度。     

SiO2气凝胶微圆柱精密车削工艺研究

确定了车削加工SiO₂气凝胶的尖刃单晶金刚石车刀特征参数,并研究了精密车削工艺参数(背吃刀量a、进给量f、主轴转速n)对SiO₂气凝胶部件加工表面质量及精度的影响规律,进一步优化了车削工艺。结果表明,当背吃刀量为20μm、进给量为5μm/r、主轴转速为1200 r/min时可以获得最低的表面粗糙度。基于优化后的工艺对SiO₂气凝胶微圆柱工件进行加工,尺寸误差在±13μm以内,圆柱面粗糙度优于232 nm,端面粗糙度优于184 nm。     

一种基于动力学分析的薄壁深腔零件加工变形仿真方法

为了提高薄壁深腔零件侧壁加工变形的预测精度,对铣削力引起的侧壁让刀误差进行了研究,提出一种基于动力学分析的薄壁深腔零件加工变形有限元动态仿真方法。该方法通过建立刀具动力学方程,求解其中关键参数、得到铣削过程中刀具任意点运动状态,并采用生死单元法对被切削材料进行去除。在计算铣削力时考虑刀具/工件挠度变形对铣削力的动态响应,计算获得考虑让刀反馈的铣刀瞬时切削厚度及总体铣削力,最终得到零件加工过程的实时变化规律,以及在此铣削力影响下工件侧壁的变形量。通过实验验证了仿真方法的准确性。     

车削参数对难加工材料表面粗糙度的影响及参数优化

为了研究车削参数对难加工材料(300M钢、A100钢及TC18钛合金)表面粗糙度的影响规律以及优化车削参数,首先采用硬质合金刀具对难加工材料进行正交车削试验,依据试验结果分析车削参数对表面粗糙度的影响规律及显著性;然后构建表面粗糙度的多元线性回归模型;最后以材料最大去除率和最小表面粗糙度为评价指标,对车削参数进行多目标函数优化分析.结果 表明:难加工材料的表面粗糙度随切削速度的增加而减小,随进给量的增加而增加,随背吃刀量的增加而增加,且A100钢的表面粗糙度远大于300M钢的表面粗糙度,TC18钛合金的表面粗糙度与300M钢的表面粗糙度相差较小;进给量对难加工材料表面粗糙度的影响程度最大,背吃刀量次之,切削速度对其影响程度最小.获得了难加工材料在满足不同工艺要求下的最优车削参数组合.     

车削参数对难加工材料表面粗糙度的影响及参数优化

为了研究车削参数对难加工材料(300M钢、A100钢及TC18钛合金)表面粗糙度的影响规律以及优化车削参数,首先采用硬质合金刀具对难加工材料进行正交车削试验,依据试验结果分析车削参数对表面粗糙度的影响规律及显著性;然后构建表面粗糙度的多元线性回归模型;最后以材料最大去除率和最小表面粗糙度为评价指标,对车削参数进行多目标函数优化分析.结果 表明:难加工材料的表面粗糙度随切削速度的增加而减小,随进给量的增加而增加,随背吃刀量的增加而增加,且A100钢的表面粗糙度远大于300M钢的表面粗糙度,TC18钛合金的表面粗糙度与300M钢的表面粗糙度相差较小;进给量对难加工材料表面粗糙度的影响程度最大,背吃刀量次之,切削速度对其影响程度最小.获得了难加工材料在满足不同工艺要求下的最优车削参数组合.     

微量润滑在GH4169高温合金车削加工中的应用

为提高GH4169高温合金的可加工性,引入了微量润滑（MQL）技术开展该材料的车削加工试验。以表面粗糙度和切削温度为性能指标,分析干切削和MQL切削条件下工艺参数对已加工表面粗糙度和切削温度的影响规律。结果表明：工件表面粗糙度值均随转速的增加而降低,随进给量的增加而增大,随背吃刀量的增加而增大;切削温度则随工件转速、进给量、背吃刀量的增加而上升;相比于干切削加工,MQL切削加工能够获得粗糙度值更小的工件表面,且切削温度更低。该研究方法对于提升GH4169高温合金产品质量和实现绿色切削具有积极的作用。     

ZTA15钛合金薄壁壳体加工工艺试验研究

钛合金的难加工性极大地制约了航空航天钛合金薄壁结构件的应用。通过分析钛合金材料特点及切削特性,选取合适的车削刀具提高刀具耐用度,采用设计合理工装改善了工艺系统刚性。利用正交试验法,对干式断续车削工况下ZTA15钛合金薄壁壳体的切削参数进行研究,分析了加工过程中切削速度、进给量和背吃刀量对刀具磨损及壳体变形的影响,并得到最优的切削参数。本研究结果为钛合金薄壁壳体的车削工艺优化奠定了基础,对提高钛合金薄壁结构件的制造水平具有重要意义。