基于磁流变液辅助支撑的弱刚度零件铣削加工研究

设计了一套基于磁流变液特性的自适应式柔性辅助支承装置,可用于提高复杂曲面弱刚度零件的加工精度,通过Comsol利用有限元法进行装置磁场仿真,确定其磁场强度大小,建立基于磁流变效应的弱刚度工件铣削加工与夹具系统装夹定位模型,对辅助支撑作用下的定位约束模型进行分析,计算静态下工件变形量,研究装置对工件加工质量的影响。搭建基于磁流变辅助支承铣削加工试验平台,在不同电流参数的条件下进行弱刚度零件铣削加工,使用Labview平台采集系统对切削信号数据进行采集分析,并测量铣削加工表面粗糙度,结果表明,磁流变辅助支承作用下,弱刚度工件表面相较于无支撑状态振动幅度相应降低了46.9%～75.7%,表面粗糙度约降低69.89%～80.61%。     

非对称隔框类航空薄壁结构件加工变形控制

针对非对称隔框类航空薄壁结构件加工变形问题,采用数值仿真方法构建结构件铣削加工过程有限元模型,探究隔框加工顺序、装夹方式等对工件整体变形的影响规律,提出相应的变形控制策略,并开展试验验证。研究结果表明:对于非对称隔框类薄壁结构件,可充分利用未加工部分的刚性支撑作用,先从工件刚度相对较弱区域开始加工,减小弱刚性区变形;在先加工结构弱刚度区域的策略下,通过改变装夹位置以增大未加工区域的系统刚度,有利于减小结构件整体变形量。     

辅助支撑对薄壁件加工变形影响的数值模拟

为研究辅助支撑在薄壁件铣削加工中对工件变形的影响,运用商业有限元分析软件Abaqus,在有、无辅助支撑两种条件下．对薄壁件的铣削过程进行了数值模拟,并获得了加工后薄壁件的变形数据。通过对比这两种数据得知,在薄壁件铣削过程中增加辅助支撑是控制工件变形的一种简单易行的工艺,为进一步研究控制薄壁件铣削加工变形提供了依据。     

弱刚性构件磁流变抛光变形机理与抑制技术研究

弱刚性平面构件对应力极其敏感,加工后平面度难以保证,为解决该问题,提出通过磁流变抛光工艺改善工件的平面度。通过有限元仿真,阐明弱刚性构件磁流变抛光变形的机理,提出残余应力的不对称释放是造成工件变形的主要原因,并建立加工过程中工件变形预测模型。仿真结果表明,采用单面加工时,变形为9.5μm;采用翻面加工时,变形为0.7μm。根据仿真中工件变形的情况,提出了翻面加工的策略,并通过实验进行验证。实验结果表明,单面加工时,工件变形严重,而采用翻面加工时,变形会产生回复现象,从而使得工件平面度得到有效收敛。进而,提出了弱刚性构件磁流变修形抑制技术,即通过翻面等量材料去除实现工件表面残余应力的对称释放,并在?200 mm、厚2 mm的纯铜弱刚性平面构件上应用该技术,两个面的平面度PV值分别从4.6μm和5.9μm降低到2.0μm。     

汽车主模型薄壁件加工防变形夹具设计与研究

针对汽车检测工具主模型薄壁部分切削加工过程中工件容易变形的问题,设计了薄壁件加工防变形夹具,利用浮动的辅助支撑杆对工件进行支撑,可以在磁流变液浮力的作用下与工件表面自适应贴合。设计了真空吸盘和定位装置对工件夹紧与定位,滑动定位装置可实现夹具在空间区域进行定位,采用真空吸盘装置的夹紧方案可以快速更换加工工件,不影响表面加工质量且方便稳定。柔性体现在夹具能够自适应调整以适用于不同类型主模型薄壁件的切削加工,从而节省夹具的制造成本。利用计算机辅助软件算出夹紧点的合理位置,能保证工件在加工中不产生位移和变形;利用磁流变液锁紧装置可快速改变辅助支撑杆的松紧状态;提高了工件的装夹效率,节省工时,实现加工要求。     

磁流变夹具的薄壁件加工装夹性能分析与优化

针对航空航天等领域薄壁件难装夹所引起的加工精度问题,设计了一套磁流变液柔性夹具,结合磁流变液固化特性,通过提高弱刚度结构辅助支撑的强度,考虑磁场强度及位置等对工件刚度影响的关键要素,采用Maxwell进行磁场仿真并进行案例实验验证。实验测试了磁场大小、剪切应力和铣削力等关键数据,研究与分析了三者之间的作用关系,发现磁场强度越大,剪切应力越大而铣削力越小。通过与传统夹具对比,发现磁流变液夹可提高装夹性能,其中有MRF时加速度值为0.29g,与无MRF对比降低了82.4%,加工时振动明显减小;无MRF与有MRF对比同心度值降低38.5%。相关成果为航空航天领域薄壁件加工装夹技术提供支撑。     

基于有限元分析的走刀策略对铝合金薄壁筋铣削仿真工艺研究

铝合金薄壁筋具有弹载计算机结构件的典型特征,其结构简单但整体刚性差,在加工过程中极易产生加工变形,影响工件的加工精度。为合理选择走刀策略,使用ABAQUS软件对铝合金薄壁筋铣削过程进行有限元仿真建模,分析了不同走刀策略下铣削过程中的铣削力及工件铣削后的变形情况。同时设计对照试验组进行试切验证,通过三坐标测量仪分别测量了薄壁筋在不同走刀策略下的形变,验证了仿真分析结果的正确性。     

薄壁件铣削过程仿真与分析

针对薄壁件加工过程中易产生变形等问题,提出了利用有限元法对铣削过程进行三维仿真的方法,重点研究了LS-DYNA的动态接触算法,建立了薄壁件铣削加工的有限元模型,对工件变形及切削力的变化规律进行了分析.最后,利用分析结果对铣削参数进行调整与优化,可以减小工件变形,保证加工精度.     

残余应力引起的铣削变形有限元分析

应用弹性力学理论推导出了二维连续铣削过程中工件内应力再分布及其引起变形的计算递推公式.解决了有限元建模、初始应力加载、变形评估等仿真关键技术,建立了残余应力引起铣削变形的二维有限元仿真模型.最后对实例进行了仿真计算,分析了残余应力引起的加工变形规律,并用解析法对仿真结果的进行了验证.     

薄壁工件铣削加工变形的预测

以铣削力模型和ABAQUS有限元分析软件为基础,采用考虑了刀具/工件变形耦合效应、材料去除效应以及工件变形引起铣削力加载点变化等因素的仿真预测方法,建立了薄壁工件加工变形预测的有限元分析模型,并对航空钛合金框体工件进行了铣削加工变形预测及试验验证,仿真结果与试验数据吻合较好。