薄壁叶片加工变形模型预测与误差补偿

针对薄壁叶片在加工过程中易产生弹性变形的特点,根据材料力学理论和有限元理论,采用ABAQUS软件模拟了叶片加工过程中的变形量。通过设计正交实验,探讨了切削参数、刀具倾角以及薄壁叶片汽道弧面上加工位置对叶片变形的影响规律;采用线性回归的分析方法,建立了薄壁叶片汽道弧面加工过程中变形量与各个因素之间的预测模型。然后根据镜像误差补偿原理,对叶片进行误差补偿,建立新的叶片模型。研究表明:薄壁叶片变形量随着主轴转速、Y距离的增加而减小,随着进给速度、切削深度、加工倾角和X距离的增加而增加;以新建的叶片模型获取的加工代码,在相同的加工条件下,能够提高叶片的加工精度。     

薄壁叶片加工变形误差补偿

为了减少薄壁叶片在加工过程中叶片变形引起的加工误差,提出了一种重构叶片模型补偿加工误差的方法。通过构建端铣刀切削力的数学模型,求解叶片在加工过程中切削力的大小,应用材料力学理论和有限元理论分析加工过程中叶片的变形量,根据镜像对称补偿方法,获取新的叶片截面数据云图。应用NURBS曲线理论,反求出数据云图的NURBS曲线数学模型,通过改变权因子、控制顶点等因素,对新建的叶片数据云图进行优化,求解叶片汽道的光滑截面曲线,实现叶片重构。通过模拟加工验证,原叶片模型的最大加工误差在84μm左右,重构的叶片模型加工误差小于10μm,为提高叶片加工精度奠定了技术基础。     

汽轮机叶片汽道加工中受力及变形分析

汽轮机叶片汽道加工变形是影响加工质量的关键。为了提高汽轮机叶片在加工过程中的质量,减小其在加工过程中的形位误差,在各切削力模型的基础上研究了球头铣刀在出汽边铣削中的几何加工特征,构建铣削力模型,分析了叶片汽道加工过程中的受力和变形。结合汽轮机中压缸第二级动叶片结构参数,采用材料力学理论分析法,构建了汽轮机动叶片汽道加工中的力学模型,并对叶片汽道加工中弯曲与扭转变形进行分析,得出影响叶片加工质量的因素,为后续的叶片夹具设计提供理论依据。     

航空发动机薄壁叶片加工误差补偿迭代学习建模方法

航空航天复杂薄壁件在数控铣削的过程中,由于实际加工结果与理论尺寸的不一致,导致了加工误差的存在,从而降低了零件的精度,进而直接影响其使用性能。针对航空发动机薄壁叶片在加工时产生的以弹性变形为主的综合误差,研究了航空发动机薄壁叶片加工误差补偿迭代学习建模方法。基于弹性变形理论、泰勒展开建立误差补偿模型,根据前次加工后的数据通过学习迭代算法,计算出下一次切削误差补偿量并重构叶片模型,生成新的数控加工程序,最终使加工误差满足公差要求。通过迭代学习算法对补偿模型的计算,可以有效减少补偿次数,提高补偿加工效率。     

基于切削有限元模拟的刀具几何参数优化研究

刀具几何参数是金属切削加工过程中切屑的形成、切削力的大小以及散热条件等的重要影响因素,影响被加工工件的表面质量。针对汽轮机薄壁叶片的加工变形,采用ABAQUS对切削加工过程进行有限元模拟,对刀具的几何参数进行优化,运用优化后刀具进行汽轮机静叶片的铣削加工。实验结果表明,薄壁叶片加工过程中的变形得到有效改善。     

航空发动机薄壁叶片加工变形误差补偿技术研究

针对航空发动机薄壁叶片在数控加工中的变形问题,基于反变形思想,提出了叶片加工变形误差的多次补偿方法,并研究了误差补偿中的叶片补偿模型重构和光顺问题,最后,对多次补偿方法进行了实验验证.结果表明:通过采用多次误差补偿方法,能有效地提高叶片的加工精度,与传统补偿方法相比具有高效、辅助支撑少、可以预处理变形的优点.     

汽轮机叶片薄壁曲面加工变形分析及切削参数选择

汽轮机叶片是汽轮机的核心零部件,而薄壁曲面叶片的受力变形一直是加工难题。建立了叶片加工的刀具铣削力模型,采用ANSYS Workbench有限元软件将铣削力施加在数控程序所对应的工件各接触点处,对汽轮机薄壁叶片的加工变形进行分析研究并得到变形量最大的点。通过研究该点处切削宽度、切削速度、进给量和切削深度对叶片变形的影响规律,确定了实际加工薄壁叶片的切削参数,并通过仿真和实际加工验证了其可行性。     

薄壁叶片侧铣变形误差补偿及刀位规划研究

刀位规划中的原理性误差和加工过程中的变形误差,是薄壁叶片侧铣加工时最重要的误差来源。通过变形误差建模分析,将其引入侧铣加工刀具路径优化模型,提出了一种侧铣变形误差补偿及刀位规划的新方法。该方法适用于直纹面和类直纹面薄壁叶片侧铣加工,并能生成综合误差最小的刀具路径轨迹。仿真实例表明,相对于传统的刀位规划-变形补偿策略,该方法计算出的误差更加准确有效,从而提升了侧铣加工刀位规划的效率和可靠性。     

薄壁件加工误差补偿建模与学习控制方法

针对薄壁件加工过程中的切削变形问题,提出了加工误差补偿学习控制方法。该方法以弹性变形为基础,建立了加工误差与名义切深的非线性函数关系,并利用补偿思想,构造了薄壁件加工误差补偿通用模型,即下次切削时名义切深的计算方法。在此基础上,利用数学原理和物理方法提出了四种具有不同收敛速度的补偿系数迭代算法。对比分析四种方法的优劣,以及多件单工步零件批量生产的特点,选择初始点割线法搭建误差补偿离散控制系统。该系统利用反馈原理实现了补偿系数的离线学习与加工误差的准确控制。最终以侧铣加工试验验证了该模型的有效性。     

钛合金薄壁微铣削精度研究现状与发展趋势

随着航空、航天、船舶等工程领域对具有薄壁结构的钛合金零件需求的不断提高,加工效率相对较高且适用于曲面等复杂几何形状制造的微铣削加工方法在钛合金薄壁加工中获得了广泛的应用。然而由于其刚度较低,在微铣削加工钛合金薄壁时极易产生工件变形、失稳和振动等问题,并导致加工精度的下降。为此从理论建模、有限元仿真和试验测量三个方面分析了国内外弱刚度金属薄壁微铣削技术研究的现状。相关研究表明,在加工过程中对薄壁变形进行准确预测对于薄壁微铣削加工误差补偿模型的建立与薄壁加工精度的提高具有重要意义。并指出,在获得数学规律的基础上对薄壁微铣削加工变形和该变形对加工精度造成的影响之间蕴含的物理关系仍有待进一步的研究。     

航空薄壁件加工动态特性及控制

薄壁件广泛应用在航空航天领域,然而由于薄壁件刚度较低,加工过程中容易产生振动,因此加工质量很难保证。本文建立薄壁件加工过程的力学模型,并得出刚度是影响其质量的主要原因;针对薄壁件刚度较低的特性,提出一种应用水射流辅助支撑薄壁件切削加工的新型方法,该方法可以有效提高薄壁件的加工刚度,减小薄壁件加工过程中产生的振动变形误差。     

薄壁件铣削技术研究

在航空航天工业中,薄壁件数控铣削是一种常见的典型加工。本文以薄壁件铣削加工过程为研究对象,完成了对薄板支架零件的数控加工工艺分析,建立了薄壁件加工变形的力学模型,应用有限元分析软件,建立了薄壁件铣削加工变形的模拟环境,总结了薄壁件铣削加工变形的规律,提出了薄壁件加工变形补偿的方法,并在Pro/E软件中生成了走刀路线。本研究成果为解决薄壁件铣削加工问题提供了一定的参考和依据。     

铣削加工力-位误差的综合建模与补偿

基于铣削加工特点,建立铣削加工过程中的力-位综合误差模型,并基于原点偏移法建立了力-位综合误差在线补偿系统。根据铣削过程中的剪切和犁切机制,建立刀具微元切削力模型,通过积分得到切削力模型。依据变形理论,提出刀具及工件的切削力所致误差模型,并结合机床几何误差模型,利用齐次坐标变换,建立力-位综合误差模型。基于Fanuc数控系统的原点偏置功能开发误差在线补偿系统,实现力-位综合误差的在线补偿。利用立式加工中心对工件进行铣削加工实验,并对无误差补偿、仅补偿机床几何误差、仅补偿切削力所致变形误差、补偿力-位综合误差四种加工方式的加工精度进行对比,结果表明,力-位综合误差补偿的加工精度大大优于各单项误差补偿及无补偿的加工精度。     

铝合金薄壁件数控铣削加工变形试验与分析

薄壁工件刚度差,在数控加工过程中在切削力的作用下极易产生加工变形,影响工件加工精度和成本。在THA5656立式加工中心上对铝合金材料LY12CZ方形直侧壁工件变形进行了试验研究,并进行误差分析。通过正交试验,研究薄壁件在铣削精加工过程中各个切削用量情况下工件的变形情况,为提高生产率和进一步控制加工变形和验证加工过程计算机仿真模型提供依据。     

叶片精密加工弹性变形误差分析及规律研究

针对薄壁叶片螺旋铣削加工中的变形问题进行了分析研究.通过建立叶片螺旋铣削加工模型、力学变形分析模型,运用力学原理对叶片加工中的扭转和弯曲变形进行分析,建立了基于叶片刚度的变形数学模型,得到了叶片加工变形与叶片几何尺寸的关系,在此基础上通过定义叶片弯扭变形作用区域的划分方法,计算总结出了叶片变形的规律.螺旋铣试验结果表明,研究的弹性变形击噼与实际加工中的变形基本吻合,能够满足叶片加工补偿、数控编程等实际的工程要求.     

反向分段加工变形控制方法在叶片加工中的应用

发动机叶片多为薄壁复杂结构,铣削加工时极易产生颤振和变形等缺陷,导致叶片加工困难。将反向分段加工理论应用到某型号叶片铣削加工试验的结果表明:该方法降低了叶片加工过程中的偏转和弯曲变形,误差缩小到0.02～0.03mm,获得了较好的加工精度,从而验证了该理论在叶片类薄板件加工中的优越性。该方法可为叶片加工过程中的颤振抑制提供参考。     

基于误差补偿的叶片铣削加工过程仿真研究

对发动机叶片在现有夹具定位下的螺旋铣削加工状态进行了研究,建立了基于瞬时铣削力的叶片变形模型,提出了基于加工表面静态误差预测、补偿的离线多层次误差补偿方案,利用有限元模拟技术结合铣削力模型,迭代求解各个刀位点处的弹性让刀变形量,据此修正原始的数控刀具轨迹代码,达到消除加工变形误差的目的;并通过有限元ANSYS仿真,得到实时误差补偿刀位轨迹,通过实验验证补偿方案的正确性和实用性。     

虚拟制造中基于刀具变形的复杂曲面加工误差预报

复杂曲面加工过程中刀具的弹性变形是产生曲面加工误差的重要原始误差。着重研究了虚拟制造环境下基于球面铣刀弹性变形的曲面加工误差预报模型。研究并建立了球面铣刀加工复杂曲面的切削力模型和刀具弹性变形模型,在此基础上,分析了曲面生成机理,提出了利用曲面变形敏感系数建立刀具弹性变形对法向加工误差的影响关系。利用该模型可以在实际切削加工前对曲面加工误差进行预报,用以进行误差补偿或切削参数优化。最后,以二维半圆形拉伸曲面为例通过切削实验对本文提出的模型进行了验证。     

六自由度铣削加工机器人刚度建模及误差补偿

针对铣削加工机器人低刚度特性影响加工精度的问题，对机器人的刚度建模和误差补偿方法进行研究。以ES165D型号的6自由度串联机器人为研究对象，综合考虑机器人关节变形、臂杆变形和臂杆重力对机器人末端变形的影响，建立了机器人整体刚度模型；通过机器人末端受力变形试验，可知末端变形预测值与试验值的平均绝对百分比误差小于15%,证明了机器人刚度模型的有效性和准确性；基于机器人刚度模型对铣削加工过程中的加工路径进行补偿，补偿后加工路径的平均距离误差相对补偿前降低37.39%。     

数控机床热变形误差研究及补偿应用

热变形误差是影响机床加工精度的重要因素之一,通过误差补偿的方法可以提高机床的加工精度。研究了通过实时补偿热变形误差提高数控机床加工精度的方法,阐述了热误差的基本原理,介绍了热误差的测量方法。采用模糊聚类的方法来布置测温点,利用多元线形回归方法建立了机床热变形与温升之间的数学模型。在PLC补偿系统的作用下,在加工过程中对XH718数控机床进行实时补偿。实验结果表明补偿效果很好。