基于B样条的航空薄壁件加工变形预测与控制

针对开发航空薄壁件多点柔性工装系统的需求,研究了航空薄壁件多点柔性数控加工中的变形预测与控制问题。研究了利用有限元分析和Matlab编程建立B样条加工变形数学模型并进行预测的方法及高速铣削切削参数在线优化控制加工变形的原理和方法。研究结果表明:基于B样条曲面数学模型可对加工变形进行预测,切削参数的在线优化能够有效地控制加工变形。研究结果为有效地解决柔性工装的设计和制造提供了必要依据。     

薄壁件多点柔性加工变形的有限元分析

针对开发薄壁件多点柔性工装系统的需求.研究了薄壁件多点柔性数控加工中的变形问题.通过建立工件加工的有限元模型,利用ANSYS对变形进行静态非线性分析.得到了不同受力、不同间距情况下最大变形量随工件厚度变化的规律,以及不同受力、不同工件厚度情况下最大变形量随支撑间距变化的规律,同时还得到了不同厚度、不同间距情况下最大变形量随切削力变化的规律.分析结果表明:工件厚度变化时,最大变形量近似呈指数规律变化;支撑距离和切削力变化时.最大变形量近似呈线性规律变化.研究结果为更有效解决柔性工装的优化设计和控制问题提供了必要依据.     

柔性工装系统多点定位的自适应优化

针对飞行器大型薄壁件加工的技术难点,开发了基于机器人操作的智能柔性工艺装备系统。通过分析系统结构和运行原理,建立了数学模型,提出了多点定位的自适应优化方法。该方法根据给定的加工轨迹,自适应地调整柔性工装系统的定位/支承分布,保证总体加工变形趋近最小。实例验证表明,该方法可以使柔性工装系统的支承分布处于最优状态,实现对系统资源的最佳利用,满足飞行器大型薄壁件的高速高精度加工需求。     

高精度薄壁开口筒件加工变形控制方案的研究

针对薄壁结构开口筒件切削加工中筒体变形问题进行了分析与研究.通过建立薄壁开口筒件切削加工力学模型、ANSYS有限元变形分析模型,结构切削试验,得到了薄壁开口筒件变形的基本规律,并提出了控制筒件变形相应的工艺措施.结果表明,薄壁开口筒件变形模式与工艺路线、工装、夹紧力位置、切削用量、刀具角度等因素的组合有关;采用合理的工艺路线、工装、夹紧位置可以减小加工变形,提高加工精度,是三种控制薄壁开口筒件加工变形的有效工艺措施.     

一种薄壁件柔性多点加工工装布局优化技术

薄壁件在多点柔性工装系统定位和支撑作用下,支撑单元布局对其加工变形的影响尤为明显。为此,提出了一种以最小化最大加工变形为目标函数的薄壁件加工布局优化方法。通过有限元计算和迭代算法相结合的方法进行了工装布局的快速优化。实例验证表明,工件最大加工变形被控制在0.679 mm,相对优化前的1.685 mm减小了59%,由此验证了该优化方法的正确性与合理性。     

铝合金航空薄壁框铣削变形预测研究

铝合金航空薄壁框刚性差,铣削加工过程中极易产生加工变形,影响工件加工精度和生产成本。本文利用有限元方法,模拟分析了铣削力对航空薄壁框类零件加工变形的影响,从控制航空薄壁框铣削加工变形的角度出发,分析了不同框体尺寸航空薄壁框的铣削应力与加工变形情况,得到了加工变形规律。本研究可为预测和控制航空薄壁框类零件的加工变形提供方法和依据,对航空薄壁框类零件的结构设计、缩短研制周期和进一步提高生产率等都具有重要意义。     

基于Rayleigh-Ritz法的钛合金薄壁件非均匀余量加工变形控制研究

为减小钛合金薄壁件切削加工过程中的变形,提出了一种新型的非均匀余量设计策略。建立了基于Rayleigh-Ritz法的薄壁件铣削加工变形预测数学模型,提出了离散化的余量体积单元设计思路并完成了工件的非均匀余量设计,最后对比分析了不同余量设计策略对薄壁悬臂结构件加工变形的影响。研究结果表明:所提出的基于Rayleigh-Ritz法的离散余量体积单元非均匀余量设计策略对工件自身刚度利用率高,表面加工误差分布一致性好,且对控制最大表面加工误差具有更优的效果。     

基于射流支撑的薄壁件加工变形补偿分析

薄壁件在航空航天领域有着广泛应用,由于薄壁件刚度较低,加工余量大,工艺性差,容易产生切削变形被认为是机械加工中的难题。文中对薄壁件加工变形误差的原因进行了分析,并设计了一种以冷却液为介质的脉冲射流作为薄壁件铣削的随动柔性辅助支撑新的加工方法。最后,通过实验验证了脉冲射流支撑薄壁件加工误差补偿方法的有效性和可行性。     

基于ABAQUS的多点柔性工装系统装夹优化研究

为解决多点柔性工装系统在薄壁件装夹过程中采用密集支撑占用较多资源和调配时间问题,运用有限元法研究了工件在自重和吸附装置吸附力作用下基本体单元的布局优化方法,总结出基本体单元的阵列布局越密集整体变形量越小,且在第7次优化(布局)之后变形波动幅度小于5%;对其中的最优布局(布局)研究了基本体单元间距对整体加工变形的影响,得出间距越大对加工变形控制越有利。研究结果为更有效的解决柔性工装系统基本体单元分布的优化问题和加工变形控制提供了依据。     

铝合金航空薄壁件数控铣削加工变形预测与分析

在分析铣削加工中材料的变形机理、薄壁件数控铣削加工变形的基本特点的基础上,建立了集成于专业CAD/CAM/FEA系统的薄壁件数控铣削加工变形预测框架,以典型铝合金航空薄壁件数控铣削加工变形进行了预测与试验验证.