铝合金薄板零件的典型数控加工工艺方案

针对航空航天和军工产品制造中常用铝合金薄板加工各类基板、盖板、底板等零件时材料去除率高且加工变形严重,需要在铣削加工过程中保证薄板零件尺寸精度和形状精度、减少薄板铣削后变形的问题,制定了数控加工工艺方案。分别通过对制造过程中零件的装夹方式、铣削方法、去应力方法等采取措施,以减少铝合金薄板加工产生的铣削应力、装夹应力和材料弹性变形应力等影响零件的变形因素,并经过多种加工工艺的对比、筛选和改进,解决了铝合金薄板零件加工变形问题,形成了一套满足铝合金薄板加工整体系统化的装夹、定位和铣削的典型数控加工工艺方案。     

薄壁铝合金箱体零件数控加工技术研究

针对某薄壁铝合金箱体零件因侧壁过薄易装夹变形与铣削变形导致精度降低的问题,设计了专用夹具并进行有限元分析,使装夹变形量从0.015 7 mm减小到0.005 98 mm,减小了61.9%;通过Design-Expert软件建立参数样本并生成目标函数,采用人工蜂群算法对目标函数进行优化,获取了一组铣削合力最小的铣削参数组合并输出预测值,利用ABAQUS软件对所输出参数进行仿真模拟,使铝合金薄壁箱体的铣削合力减小了35.3%;最后进行了实际加工实验,对零件尺寸进行测量,均符合公差范围。研究表明该方法对薄壁铝合金箱体零件提高加工尺寸精度有重要意义。     

改进粒子群算法的环形薄壁零件铣削参数优化

针对某环形薄壁零件在加工过程中的零件局部变形过大的问题,提出了改进粒子群算法的环形薄壁零件铣削参数优化方法。采用有限元软件,对局部变形大的区域进行仿真,得到仿真出的铣削力;通过Design-Expert13中正交实验响应曲面法建立加工参数与铣削力之间的目标函数,采用改进的粒子群算法对目标函数进行优化,最后通过对优化后的加工参数与经验加工参数进行实验对比。结果表明：采用改进粒子群算法的环形薄壁零件铣削参数优化的方法,可使零件局部变形大的区域的铣削力减小24.9%,有效降低了环形薄壁零件的变形量,为技术人员在选择该环形薄壁铣削参数时,提供了新的参考方案。     

提高铝合金薄板类零件几何精度的工艺

铝合金薄板类零件刚性较低,在加工中容易产生变形,精度难以控制。通过对铝合金薄板类零件的结构特点和加工难点进行分析,提出提高铝合金薄板类零件几何精度的工艺,制作专用工装,采用胶粘合固定。通过加工验证与检测,确认所提出的工艺减小了铝合金薄板类零件的加工变形,提高了铝合金薄板类零件的几何精度。     

钛合金薄板类零件精度控制方法研究

由于钛合金零件加工时切削力大,导致加工后零件易变形。而薄板类零件结构刚性差,易发生变形,钛合金薄板类零件精度难以控制。对钛合金薄板类零件的结构特点和加工难点进行分析,应用ANSYS软件进行薄板类零件变形特点仿真分析,探索真空吸盘在降低钛合金薄板类零件的装夹变形方面的工艺应用,设计专用的数控程序,优化加工工艺流程,通过理论分析和加工验证,降低了钛合金薄板类零件的加工变形,提高了钛合金薄板类零件的加工精度,证明了真空吸盘装夹方式在钛合金薄板类零件精度控制方面的有效性。     

GH4738高温合金薄壁弧形零件切削参数优化

复杂特征的薄壁弧形类零件被广泛应用于航空航天工业中,如封严环、涡轮外环等,主要以数铣削加工方法为主,但加工效率低。为获得GH4738高温合金薄壁件的最佳精度和效率的切削参数,以典型薄壁件为试验对象,采用均匀设计实验法,分析切削参数(进给速度v_s、切削速度v_w和切削深度a_p)对残余应力变形量的影响。采用二级逐步回归数学方法建立切削参数与残余应力变形量的预测模型,构建了以加工时间和变形量最小的多目标优化模型。以典型薄壁弧形零件为例,利用粒子群算法优化了切削参数,试验结果表明,使用优化的切削模型加工可以提高加工效率和精度。     

十字型薄壁类零件数控加工工艺研究及应用

薄壁件加工难度大,容易变形废品率较高,因此大多采用数控车削和铣削方式进行加工;本文以加工中心加工典型的薄壁类零件为例,利用合理的加工工艺,在保证零件加工精度要求和有效地提高零件加工效率等方面进行探讨。     

大型薄壁硬质铝合金零件加工技术研究

以某火炮左、右组合炮箱为例,分析高强度硬质铝合金薄壁零件的加工特点,通过优化工艺路线和加工方法,运用分层铣削法加工毛坯,利用交叉分层铣削法减少零件应力变形,采用刨削法保证大面平面度要求,将左、右箱体板耦合加工各孔,保证孔的位置度要求。结果表明,该加工方法可有效提高零件的加工质量和加工效率,对控制薄板类零件加工应力变形有一定的借鉴意义。     

钛合金整体叶轮铣削参数多目标优化

钛合金整体叶轮是一种集合了钛合金难加工材料和整体叶轮难加工结构于一体的复杂零件。针对其加工困难、工艺参数选择难等问题,首先采用正交试验结果建立了铣削力和表面粗糙度经验预报模型;其次,根据叶轮粗加工特点建立工效率最高、加工成本最小的多目标规划模型,根据叶轮精加工要求建立加工效率最高、加工质量最优的多目标规划模型,并用优化的NSGA-Ⅱ算法进行求解;最后,进行加工效率试验对比,相比于初始设置的经验铣削参数,优化后参数进行加工,提高了24. 1%的加工效率。实际应用表明:优化的铣削参数最优解集,方便了工艺人员在不同生产状况下最优参数的选择和调整。     

薄板零件数控铣削加工变形控制研究

薄板零件数控铣削加工使用通用夹具装夹和传统加工工艺是造成加工后零件变形的主要原因。在分析零件结构特征及加工变形影响因素的基础上,从夹具设计、工艺方法改进、铣削加工工艺改进等方面入手,研究控制薄板零件加工变形的夹持方法、合理的加工工艺等。实践证明提出的改进方法有效控制了薄板零件的加工变形。     

Wall thickness error prediction and compensation in end milling of thin-plate parts

End milling has been widely adopted to machine the thin-plate parts that play increasingly important role in the aerospace industry, due to the advantages of high machining accuracy and fine machined surface quality. In this paper, a systematic method is proposed to predict and compensate the wall thickness errors in end milling of thin-plate parts. The errors are caused by the static deflections induced by the varying cutting force imposed on the weakly rigid part. To improve the efficiency of computing the part deformation, a novel FE model is firstly developed by combing the methods of substructure analysis, special mesh generation and structural static stiffness modification. Then, the time- and position-dependent deformations of the part are calculated based on the proposed FE model to predict the wall thickness errors left on the finished part. It reveals for the first time that the surface topography of the finished thin-plate part is formed by the repeated cutting with the bottom edge of the cutter (BEC) in end milling. Owing to the coupling between the axial cutting depth (ACD) and the force-induced deflection, the modified ACDs for compensation of the static wall thickness errors are finally determined by an iterative adjustment method. The proposed method is verified by three-axis end milling experiments. The experiment results show that the predicted wall thickness errors match well with the really measured ones, and the errors are reduced by 77.18% with the help of the proposed compensation method. Moreover, the proposed FE model reduces the computational time elapsed for error prediction by 67.44% as compared with the benchmark FE model.     

面向能量效率的数控铣削加工参数多目标优化模型

切削参数是数控加工工艺中的重要组成,切削参数的合理选择能够显著影响到机床能量效率。为提高机床能量效率,分析数控铣削加工的能耗构成特性和加工时段能耗特性,建立数控铣削加工能耗模型,并通过非线性回归拟合获取能耗模型的相关系数,建立了以最高能量效率和最小加工时间为目标的多目标优化模型,采用连续禁忌算法对模型进行优化求解。通过算法优化结果与试验结果进行对比分析,验证了能效模型的有效性。     

基于LS-DYNA的铣削过程三维仿真研究

金属铣削是一个弹塑性变形和断裂的复杂过程，基于LS-DYNA对铣削加工系统建模，对系统进行动态三维仿真，并对7075铝合金材料进行铣削力动态实验测试，将其与仿真结果进行比较，验证仿真计算可靠性，对铣削温度分布进行了分析，通过调整仿真铣削模型的参数，对铣削过程进行优化，降低铣削力的大小，保证铣削过程的稳定和加工的质量，提高切削效率。     

薄壁腔体类零件加工变形问题工艺研究

薄壁腔体零件的铣削加工变形是影响产品加工质量的重要因素。在微波测试仪器中广泛采用薄壁腔体类零件,此类零件一般都具有结构复杂、加工难度大等特点,而且在加工过程中容易产生较大的变形,难以保证加工精度和表面质量。在工艺研究中,采用粗、精铣削加工分离的工艺流程,低温去应力退火的热处理方式以及采用“无应力”装夹方式等工艺方法的改进,减小零件在铣削加工过程中的变形,从而提高了零件的加工精度和表面质量。     

复杂曲面环形刀五轴端铣加工的刀具轨迹规划方法

为了降低复杂曲面类零部件加工的刀具路径,减小刀具路径条数,提高加工效率,提出了一种新的复杂曲面环形刀五轴端铣加工刀具轨迹优化方法。在局部可铣性基础上对刀轴矢量角进行自适应优化,采用新型加工带宽计算方法——等残留高度算法,给出了等残留高度算法的刀具轨迹生成具体步骤。仿真结果表明:与传统等残留高速算法相比,刀具轨迹优化算法的刀具路径更短、条数更少,能够有效提高复杂曲面加工效率。     

木材用高速螺旋式玉米铣刀的变形分析与优化

刀具在加工过程中的变形和振动直接关系到加工精度,是衡量刀具的重要性能指标。本文针对木材用高速螺旋式玉米铣刀,采用有限元分析的方法,对其进行了切削过程的变形分析和振动变形分析,根据分析结果所发现的不足,提出了将刀具体内壁加厚后成台阶状和将配重拉杆截断后加粗的优化方案。研究结果表明:优化后的刀具在加工中的变形由原来的2.2-3.7μm降低到1.8-2.5μm,降低了因刀具设计而导致的加工精度误差;刀具共振频率由262Hz左右增加到1000Hz以上,避免了低频激振;刀具拉杆的共振变形由原来的1.5-2.0m降低到0.22-0.24m,提高了刀具整体刚性。本文的分析与优化工作为木材用玉米铣刀的设计与样板试验提供了重要的技术数据。     

整体叶盘数控铣削优化技术探讨

针对整体叶盘数控铣削过程中存在的难题,从最优化的角度出发,结合近年来国内外文献研究,从铣削工艺方案优化和工艺参数优化两方面进行介绍,重点对刀具可达性、加工效率、颤振变形、刀具磨损以及优化模型、优化算法等相关优化技术的研究现状进行综述。通过分析现有研究中存在的一些难题,探讨了整体叶盘数控铣削优化技术的研究方法,对后期开展整体叶盘制造技术研究具有一定的参考意义。     

铝合金零件高速铣削加工试验

为了减小铝合金零件整体抠制加工时的变形和提高加工效率,高速铣削加工越来越广泛地被应用.为了摸索高速铣削加工方法进行了高速铣削加工试验,在对两个比较典型的铝合金零件的试验过程中,通过合理地设置加工参数和刀具路径,减小了零件的变形和提高了加工效率.     

Machining deformation prediction for frame components considering multifactor coupling effects

The machining deformation prediction model was developed considering multifactor coupling effects including original residual stresses, clamping loads, milling mechanical loads, milling thermal loads, and machining-induced residual stresses. The machining deformation of a true frame monolithic component was predicted by this model. To validate the accuracy of prediction model, deformations also were measured on a coordinate measuring machine. The deformations predicted by the model show a good agreement with the experiment’s results. The deformation prediction model can provide an effective way to study further control strategies of machining deformations for monolithic component.     

实时振动数据驱动的薄壁件平铣工艺参数自适应优化

为减小加工振动对薄壁件平铣(端面盘铣)加工质量及效率的影响,提出一种实时铣削振动数据驱动的平铣工艺参数自适应优化方法。首先根据再生效应原理建立薄壁件平铣颤振稳定性模型。其次将薄壁件平铣过程中前一个工步内的实测振动数据分为若干段,以此模拟其材料去除过程,对各段铣削振动数据进行分析,由有限元单位力法和优化STD法分别识别出薄壁件刚度和各材料去除阶段模态频率及阻尼比,并由此导出薄壁件单模态频响函数,将其代入颤振稳定性模型求解稳定域叶瓣图并做插值处理后即可确定包含材料去除信息的薄壁件三维颤振稳定域叶瓣图。基于此,以避免铣削颤振、共振和满足机床性能要求为约束条件,以材料去除率最大为目标,利用遗传算法计算薄壁件下一个工步较优的工艺参数,如此循环进行,直到完成薄壁件加工。最后,通过某型飞机垂尾薄壁装配界面平铣试验验证该方法的可行性和有效性。由试验结果可看出,采用优化后的加工工艺参数,能使薄壁装配界面粗加工过程表面粗糙度从Ra 3.2提升为Ra 1.6,加工效率提高33%。