航空发动机零件机加工艺信息管理系统研究与开发

针对航空发动机零件传统二维机加工艺设计中工艺信息管理困难和更改繁琐等问题,通过分析零件机械加工过程中工艺信息的特性,将机加工艺信息分为静态工艺信息和动态工艺信息两大类,提出并构建了航空发动机零件三维模式下机加工艺信息管理系统,阐述了机加工艺信息管理系统的体系架构和工作流程,研究实现了工艺资源库的创建和检索、基于XML的工艺信息集成和工艺规程可视化文件生成等关键技术,有效地提高了航空发动机零件机加工艺规程生成的效率和质量,缩短了航空发动机零件的研制周期。     

面向航空发动机薄壁零件加工的自适应夹具设计现状与进展

复杂薄壁工件是航空发动机中的一类关键、重要零件,如何抑制因其弱刚性、材料难加工、强时变特征导致加工过程产生的变形和振动已成为亟待解决的瓶颈问题。夹具的合理布局及提升装夹稳定性可以有效地抑制加工振动。目前,夹具系统的智能化已经成为制约智能加工技术实现的主要瓶颈。研制能够自适应薄壁零件复杂工况的夹具设计成为研究热点。从工件-夹具动力学建模,夹具布局优化、夹紧力优化以及目前自适应夹具设计等几个方面进行综述,希望为今后自适应夹具设计与工程应用提供帮助。     

基于CATIA的机床夹具元件快速造型方法

介绍了基于CATIA的CAA架构对实体进行参数化建模的方法,以一个航空夹具设计为实例,开发了基于CAA及零件特征的参数化航空夹具设计模块,为基于CATIA的航空夹具元件快速造型做了技术方法的探索.     

航空发动机零件加工装夹过程可视化文件生成

目前在航空发动机制造企业中,加工人员通常根据工艺规程完成零件的加工装夹,缺乏专门的加工装夹过程指导性文件,易导致装夹信息表达不直观,产生工件和夹具错装、漏装的现象,针对此类问题,提出一种基于Tecnomatix和3D PDF技术的零件加工装夹过程可视化文件生成方法。该方法首先基于3D PDF开发了加工装夹过程可视化文件模板,并基于Tecnomatix开发了零件加工工艺信息生成模块,然后将加工工艺信息生成模块产生的XML文档和Tecnomatix生成的装夹过程动画导入到可视化模板中,最终生成零件加工装夹过程可视化文件,可实现二维信息与三维装夹动画的实时交互响应,提高零件加工装夹的效率和准确性。     

基于特征的组合夹具快速装配设计

为提高组合夹具的装配效率,提出了一种基于特征的组合夹具快速装配方法。该方法通过定义组合夹具元件的装配特征,将装配过程由几何元素级的约束创建简化为装配特征级的特征匹配,设计者只需指定被动件上参与匹配的装配特征,主动件即可自动完成装配并能够实现同构件替换。现已成功应用在某航空发动机组合夹具设计系统中。     

遗传算法在薄壁件装夹位置优化中的应用

针对航空接头类薄壁件,采用遗传算法和有限元法相结合的优化方法,提出以加工过程中零件平均应力最小为目标函数,建立工件装夹优化模型。该方法优化后所得平均应力与实验所得数据基本一致,验证了这是一种有效的夹具装夹优化方法,对改善加工变形提供了可靠依据。     

航空产品夹具设计的智能自适应关键技术研究

为了解决航空产品夹具设计中元件设计几何修改繁琐的问题,提出了夹具设计智能自适应的实现方法。利用面向对象的思想构建了元件类、元件类属性、元件参数和元件规则,用以描述夹具元件之间的设计知识。利用XML自定义标记语言封装知识脚本并给出了脚本解析算法。构建模型几何快照算法用以捕获元件设计所发生的修改,构建模型修改定位算法用以找到并修改被影响位置。     

航空航天零件智能装夹制造工艺技术

航空航天蒙皮及其他零件的制造,大多为单件小批,设计过程完成后,往往需要工艺夹具设计部门设计较多的夹具系统才可以进行制造,通常一个机型(航空航天器)的夹具设计周期会伴随整个制造周期,一个零件的制造通常要多套夹具系统才可以完成,本文重点阐述在航空航天器零部件制造过程中无夹具制造系统的原理和实施方法、数控机床在线质量控制技术,以及该工艺和适合其他航空航天器零部件制造的智能装夹工艺改进、数控加工过程质量控制(OMV).     

基于有限元分析多件装夹夹具体结构设计研究

为了研究某汽车制动泵缸体件多件装夹夹具体结构刚性,利用UG软件建立多件装夹夹具体模型,通过ANSYS有限元分析比较无拉杆和有拉杆两种夹具体结构变形情况。结果表明,设置拉杆的夹具体结构变形比无拉杆的夹具体结构变形小,可有效地控制装夹变形量。基于此,设计一种对称式多件装夹夹具体,装夹时无需考虑夹具体变形量,只需关注被装夹工件的变形,简化了夹具体整体结构。在多件装夹夹具中,优先采用对称式夹具体结构设计,其次是拉杆式夹具体结构设计。研究结果可为企业设计多件装夹夹具体结构提供参考。     

零点快换基准系统在航空发动机零件加工中的应用

零点快速定位基准夹具系统是通过零点定位器在机床和夹具之间建立起的高精密标准接口。由于各种不同零件的加工夹具与设备都具有统一的安装接口,在生产过程中,可根据生产需要随时精密快速换装相应零件的加工夹具,进行不同零件生产加工的转换。本系统极大地减少了工装换装的调整时间,也提高了工装换装的装夹精度。     

基于飞机产品结构更改的装配工装变型设计方法

 飞机研制过程中的频繁设计更改活动是造成装配工装设计修改工作量大、设计质量难以保证等问题的主要原因。为此,运用公理设计原理描述了装配工装设计问题,提出了一种基于飞机产品结构更改的装配工装变型设计模型。将数字化标准工装与工装概念几何作为控制几何,通过主几何层、源控制几何层、衍生控制几何层、工装部件层和工装设计基础库层之间自顶向下和自底而上相结合的综合运算实现装配工装变型设计,提高了装配工装设计对飞机产品结构更改的快速响应和应变能力。开发的变型设计工具集应用于飞机方向舵装配型架设计,避免了装配工装大范围设计迭代,有效提高了设计更改效率。     

飞机设计域向工装域映射机理研究

为提高某飞机制造企业产品设计、工艺规划和工装设计的协同设计效率和响应速度,对三者之间的映射机理进行研究。首先依据企业需求,定义飞机设计域、工艺域和工装域的信息构成;然后,明确飞机设计-工艺-工装之间的有机联系,构建基于多色集合理论的分层映射模型,给出映射模型的建模原理和建模流程,从而实现飞机部件从设计特征到工装概念设计特征的映射;最后,开发了相关设计工具并在该公司某机型舱门骨架的装配工艺规划和工装概念设计中进行应用验证,为实现飞机设计-工艺-工装的一体化设计奠定了理论基础和实践基础。     

飞机数字化制造环境下的协调方法

数字化制造环境下,设计产生的数模在飞机装配协调过程中的应用技术和传统的模线样板协调技术具有很大的区别.在介绍了数字化标准工装概念之后,详细阐述了基于该概念的数字化标工协调方法及其在装配协调过程中的用途和用法,总结了装配过程中的数字化协调路线.并提出当前飞机装配生产环境下混合协调技术的合理性.     

新型整体多级盘毂转子单元体加工技术

与传统单级整体叶盘相比,新型整体多级盘毂转子单元体加工技术是将轴颈、盘及毂筒作为一个零件进行单元体整体加工,避免了单个零件安装和焊接结构带来的诸多缺点。具有减重、增效和提高可靠性等优点。本文从工艺路线的安排、工装和刀具的设计、加工变形有限元法预估、高速轻载荷切削四方面入手,总结出一套针对此类零件的加工方法,具有重要的指导意义。     

复杂结构件数控编程加工特征用户自定义方法

加工特征是实现复杂结构件高效、高质量数控编程的有效手段,但是同一类加工特征只是几何形状和加工工艺相似,并不完全相同。如何适应不同的企业资源与工艺水平、不同类型的复杂结构件进行加工特征定义是基于加工特征进行自动数控编程的一个难题。针对以上难题,本文提出了一种复杂结构件数控编程加工特征用户自定义方法,基于全息属性面边图表达加工特征几何信息,给出了具有一定柔性的加工特征几何信息定义方法,基于语义与规则建立加工特征工艺信息及其与几何信息之间的关联关系,实现了由用户根据企业的制造资源、零件结构和工艺人员的编程习惯等因素自定义加工特征。根据本文提出的方法开发了飞机复杂结构件加工特征用户自定义及自动编程系统,已成功应用于国内某大型航空制造企业的飞机结构件数控编程,经过多项飞机结构件测试,本文提出的方法特征识别正确率平均达到97%。     

随形固定自适应夹具加工变形控制方法

叶片的加工精度及其稳定性对航空发动机的性能有直接的影响,由于叶片的薄壁和曲率多变特点,易受装夹、切削力和残余应力的影响而产生弯曲、扭转变形。针对该问题,本文提出了一种随形固定自适应夹具加工变形控制方法,可以将叶片无应力装夹,并将加工过程中产生的变形逐层消除。实验结果表明,采用随性固定自适应夹具加工变形控制方法,可以有效控制叶片加工过程中产生的变形,提高加工精度。     

基于航空结构件制造特征的CAPP系统的检索算法研究

飞机结构件是机体骨架的重要组成部分,其制造工艺复杂,在CAPP系统中进行目标识别还存在较大困难。对常见的飞机结构件进行分类,从机械制造工艺的角度,归纳出六种制造特征,构建基于航空结构件制造特征的CAPP系统;在VC++6.0环境下,设计符合OPITZ标准的基于制造特征的编码系统,完成对目标零件的特征编码;设计用于目标零件与实体库零件之间进行特征识别的分步检索算法,实现目标零件与实体库零件的制造特征相似性对比。以某机型中含44个槽特征的框类零件为例,通过该算法程序进行特征自动识别,自动识别数为40个,自动识别率达到91%。结果表明:该算法可以在CAPP系统中进行识别,是正确且可行的。     

可移动柔性工装对接稳定性研究

随着航空工业的快速发展,传统飞机工装已经不足以满足实际生产过程中的需要。因此,为提高生产效率,实现智能化装配过程,数字化柔性工装成为飞机工装制造的主流发展方向。通过对工装本身设计特点所需体现的关键测量特性进行控制,结合数字化测量设备坐标系建立与拟合的原理,完成可移动柔性工装在移动过程中的对接稳定性研究,进而提高飞机的测量精度和装配效率。     

一种民用飞机结构建模方法研究与应用

民用飞机结构设计过程中,结构建模占用了设计人员大量的时间与精力,如何快速完成结构建模是提升结构设计效率的关键之一,基于CATIA 二次开发技术,提出一种民用飞机结构快速建模方法。在分析总结常用民用飞机结构数模的基础上,将常用零件模型分解为典型加工特征的组合;针对每个特征,创建为CATIA知识模板,并集成为结构特征模板库;同时,采用CAA 二次开发技术,设计可视化操作界面用于特征模板库调用;通过模拟减材加工过程逐个调用加工特征模板,完成结构模型创建;以下陷特征为例,对比分析传统布尔操作建模方法与本文建模方法的建模效率与质量。结果表明：该建模方法能够显著提高结构建模效率和质量。     

飞机结构件轮廓特征加工自动分区算法

作为飞机结构件重要组成部分,轮廓特征包含大量复杂曲面,且与工艺凸台等干涉物相连接,使得轮廓特征编程需综合考虑复杂曲面及干涉物信息,在自动编程模式下,轮廓特征编程仍严重依赖人工经验,其编程周期占结构件编程周期的40%以上,严重影响了结构件编程效率。针对该问题,提出了一种综合考虑复杂曲面及干涉物信息的轮廓特征加工自动分区方法,基于相邻轮廓面连接边属性及凸边约束原则对轮廓面进行初分区,依据干涉物信息构建虚拟边界,并基于虚拟边界对轮廓面初分区结果进行横向和纵向加工区域划分,通过对划分区域进行合并得到轮廓特征加工分区结果。根据提出的方法开发了飞机结构件轮廓特征加工自动分区系统,经过多项典型飞机结构件测试,该方法稳定可靠,可为轮廓特征加工程序编制提供支撑。