飞机结构件数控加工精度控制关键技术

在飞机结构件加工中,大量应用五轴联动数控装备。企业装备的数控机床随着服役年限的日渐增长,普遍存在精度衰减问题,新一代飞机结构件进一步向着整体化、大型化、复杂化、薄壁化、轻量化方向发展,加工过程极易出现尺寸超差,以及因加工工艺不稳定而造成的表面质量缺陷等制造精度问题。加工精度还受到切削载荷、切削稳定性、刀具误差、工件变形、夹具变形等复杂因素的影响,飞机结构件切削工艺的一致性和稳定性差,极易因刀具磨损、破损、切削颤振而引起加工精度问题。国内外学者在数控加工精度控制方面开展了大量基础研究并取得丰硕成果。本文从数控机床误差建模方法、误差补偿方法、加工精度预测与控制、表面粗糙度预测与控制4个方面分别阐述,并结合飞机结构件的特点提出其数控加工精度控制关键技术需求。     

大型航空结构件精确制造技术研究及应用

飞机结构件曰趋大型化、复杂化,这对数控加工装备和数控加工技术提出了更高的要求,目前国内的数控加工精度已经达到亚微米级,但飞机结构件由于尺寸较大、易变形,其加工精度仅能达到0. 05-0.2mm,距数控加工精确制造的要求还存在一定的差距本文从结构特点、装备要求、工艺方法等万面,对大型航空结构精确加工技术进行了研究分析,指明了提高精确制造能力的方法和途径.     

基于微粒群的数控加工路径优化方法研究

在飞机结构件数控加工过程中,如何减少空程,实现数控加工路径的优化是数控编程急需解决的关键问题,直接影响数控加工效率。文章针对飞机结构件数控加工路径优化方法进行研究,提出一种改进的微粒群优化方法,并利用所提方法实现转角加工路径的优化,代替了人工随机确定转角加工路径的方法。文章最后利用所提方法对典型飞机结构件转角加工路径进行优化,仿真结果表明,针对数控加工路径优化问题,所提方法远远优于传统微粒群方法。     

大型航空结构件数控加工装备与先进加工技术

本文从航空结构件的发展特点出发,结合国内外航空制造业现状,对大型飞机结构件的数控加工装备及数控加工技术进行探讨,论述了当前大型航空结构件数控加工装备的发展方向及先进数控加工技术.     

梅雪松数控加工与装备技术专家

:您在智能控制技术研究方面取得很多前沿成果,要将这些先进的研究成果有效地应用于数控加工如飞机大型结构件的高效数控加工中,您认为还要重点关注哪些方面或解决哪些问题? 梅雪松:关于飞机大型结构件的高效数控加工我国已经有很多学者开发和研究了很好的技术,取得了很多成果,有些得到了应用.但要实际应用还要注意几点: (1)根据飞机大型结构件的材料和加工要求选择最合适的加工工艺和装备,同时,在数控系统中置入高效加工工艺技术,开发具有智能化的高速加工工艺选择能力的数控机床才是提高飞机大型结构件的高效数控加工水平的根本.     

基于特征的飞机结构件加工工艺知识编辑器研究

针对飞机结构件零件尺寸大、加工特征类型数目多,零件结构复杂、包含大量自由曲面和相交特征,薄壁易变形及精度要求高等特点引起的加工工艺决策难点,提出了基于特征与MKE的飞机结构件工艺决策方法。首先对商业软件NX系统的MKE技术进行了调研分析,在此基础上构建了基于特征的飞机结构件加工工艺知识编辑器框架,基于CATIA V5开发了具有用户界面友好的加工工艺知识编辑器,在特征识别的基础之上,通过调用工艺规则模板库、刀具库、用户自定义信息等完成工艺决策。应用表明,该方法能够有效提高工艺决策系统的灵活性以及飞机结构件数控编程效率。     

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%。     

基于特征编码的飞机结构件工艺设计

为解决飞机结构件数控加工工艺决策效率低及自动化程度不高的问题,提出基于特征编码的飞机结构件工艺设计方法。首先,该方法借鉴成组技术,将飞机结构件加工元分类编码,形成特征编码表后,把通过特征识别得到的加工特征分解为加工元,与特征编码表匹配并排序得到加工方案。最后,在CATIA V5平台上开发了基于特征编码的飞机结构件工艺设计模块。     

工艺准备环境中刀具库与CATIA的集成

工艺准备环境(Process Planning Enviroment,PPE)中的工艺规划与数控编程子模块是基于CAD/CAM软件CATIA开发的,它是以飞机结构件数控加工工艺准备过程为背景,充分利用现有资源(涵盖产品工艺路线设计、零件加工工艺数据优化),建立的基于知识的飞机结构件的快速工艺准备集成系统.     

超长薄壁结构件的复合加工技术

超长薄壁结构件加工是飞机大型结构件研制中面临的普遍难题,特别是由于弱刚性引起的结构尺寸协调性、加工后的变形、表面质量等问题,严重影响零件研制,关系到整个飞机项目是否能够顺利推进,必须引起高度关注。复合加工技术的应用能够有效减少工序的流转以及装夹切换对加工精度及效率造成的不利影响,因此,应当根据飞机结构设计的变化,不断探索最有效的加工手段。     

薄壁零件数控加工工艺质量改进方法

 提出了通过数控加工前期的预防性仿真 (包括几何仿真与物理仿真 )分析与减小工件变形的数控工艺设计过程范式,将工件视为弹性体,模拟实际加工中的工艺约束,建立工艺模型,通过有限元分析检查变形引起的微观误差。并根据工艺成本代价,依次采取进给量局部调整、刀具路径修正、改进装夹方案、改进毛坯结构工艺性 4种策略,减小或消除加工变形误差,达到逐步改进工艺质量的目标。以某薄壁口框验证了通过预防性仿真改进工艺质量的有效性。     

基于UG平台的数控电解加工工艺过程模拟

以某型整体叶轮数控电解加工为例,基于UG软件平台,通过二次开发实现其加工工艺过程的模拟,验证数控轨迹,检查工件和阴极间的间隙以及判断是否发生干涉,为数控代码和阴极设计的改进提供依据,减少试验次数。     

一种薄壁悬臂叶片数控加工非均匀余量刚度补偿方法

 在数控加工过程中,因受到切削力的影响,薄壁悬臂叶片容易出现弯曲、扭转变形等问题而导致被加工曲面误差较大。针对该问题,提出了一种非均匀余量刚度补偿方法,将非均匀余量偏置面作为粗加工/半精加工零件面以提高叶片精加工时的抗弯刚度。首先,分析了集中力载荷下截面厚度对薄壁工件变形的影响;然后,对叶片径向和截面线方向分别采用线性变化和正弦函数变化两种方法进行叶片曲面非均匀余量刚度补偿设计;最后,基于叶片原始截面线,采用放样法构造出叶片曲面的非均匀余量偏置面。试验结果表明,采用非均匀余量刚度补偿方法可以提高被加工叶片精加工时的刚度,加工出的叶片满足了设计误差要求。     

基于ANSYS的参数化薄壁件加工变形分析与计算

随着对航空产品性能要求的进一步提高,现代航空工业中广泛使用薄壁件零件.由于薄壁件零件刚度差,在加工过程中极易发生变形.建立了参数化薄壁件加工过程有限元模型,借助有限元软件ANSYS 10.0对薄壁件加工变形量进行分析计算研究.由于ANSYS本身功能有限,不能提供较为友好的图形化界面输入,所以基于C#环境完成了ANSYS...     

中低速数控铣削参数优化技术研究及应用

采用平均铣削力系数模型对数控加工过程中的铣削力进行仿真预测.在此基础上,综合考虑数控加工过程中机床、刀具以及工件3方面限制加工效率的因素,对主轴转速、进给速度、径向切宽以及轴向切深4个参数进行优化.利用VC与Matlab编程,开发了"中低速数控铣削过程力学仿真与参数优化系统".针对航空难加工材料GH4169,在SandviK推荐参数基础上进行仿真优化.结果表明,基于力学仿真的数控铣削参数优化技术在难加工材料加工中可提高加工效率12%～378%.     

整体叶盘铣削数控编程与加工技术

整体叶盘有良好的结构完整性、轻质化、装配环节少、装配精度高等优点,已被广泛应用于航空发动机中。根据整体叶盘的切削加工特征,将其简化为整体叶盘基准件,从数控编程和加工技术两方面实现整体叶盘的高质量加工。首先,利用Hyper MILL软件对整体叶盘基准件进行数控编程,优化获得理想的刀具路径,保证高效高质量的零件加工。然后,利用DMU-70V五轴加工中心对钛合金TC4整体叶盘基准件进行切削加工,在整体叶盘基准件叶片和流道几何特征的精加工时,选用不同型号的立铣刀,并监测加工过程中的切削力。最后,对加工后叶片和流道加工表面形貌进行测试分析,并结合切削力对比分析国产刀具和进口刀具对钛合金整体叶盘的切削加工性能。     

航空结构件铣削残余应力分布规律的研究

 采用三维有限元方法,模拟计算航空铝合金7050-T7451 材料在无内应力前提下数控铣削时产生的表层残余应力场。在综合考虑了现行的常规工艺方案基础上,从中选定4 种具有代表性的走刀路径分别进行分析计算,进而优选出最为合适的走刀工艺规则。走刀过程采用动态载荷步模拟,材料去除采用生死单元模拟,从而使计算结果更加精确、可信。通过本文的研究工作,可为提高该类材料数控铣削加工的尺寸稳定性确定合理的工艺策略。     

航空薄壁零件加工变形的有限元分析

介绍了有限元法在薄壁件铣削加工中的应用,并运用ANSYS5.4有限元分析软件对典型薄壁框体零件的加工变形进行了分析计算,结果与实际加工情况相符,由此提出一种数控补偿方法来降低让刀误差,从而控制薄壁件的加工精度.     

冷热加工技术在铝合金薄壁零件中的应用

通过分析工艺系统动、静误差及工件安装误差,提出了一种铝合金薄壁零件冷热加工方案。该方案通过合理选用刀夹具、切削用量、冷却液及多次走刀、稳定化时效处理,有效地控制了铝合金薄壁零件的加工变形,质量稳定可靠。     

Process-scheme-driven N C machining cell for automatic construction of aircraft structural parts

In order to enhance the NC programming efficiency and quality of aircraft structural parts （ASPs）, an intelligent NC programming pattern driven by process schemes is presented. In this pattern, the NC machining cell is the minimal organizational structure in the technological process, consisting of an operation machining volume cell, and the type and parameters of the machining operation. After the machining cell construction, the final NC program can be easily obtained in a CAD/CAM system by instantiating the machining operation for each machining cell. Accordingly, how to automatically establish the machining cells is a key issue in intelligent NC program- ming. On the basis of the NC machining craft of ASP, the paper aims to make an in-depth research on this issue. Firstly, some new terms about the residual volume and the machinable volume are defined, and then, the technological process is modeled with a process scheme. Secondly, the approach to building the machining cells is introduced, in which real-time complement machining is mainly considered to avoid interference and overcutting. Thirdly, the implementing algorithm is designed and applied to the Intelligent NC Programming System of ASP. Finally, the developed algorithm is validated through two case studies.