复杂薄壁构件自适应加工工艺几何模型重构

随着制造理念和制造水平的不断提高,大量复合制造工艺背景下的近净成形叶片被应用到现役或在研的航空发动机中。该类叶片是典型的复杂薄壁结构零件,无精确定位基准,且成形一致性差。采用传统叶身定位,加工后的前/后缘、榫齿形状和位置精度均难以保证,从而导致产品一致性差,易超差与合格率低。针对以上问题,提出一种面向自适应加工的复杂薄壁结构零件工艺几何模型重构方法。首先,建立复杂曲面的采样点分布模型,快速获取叶片精确成型区域的位置和形状;其次,提出基于特征曲线相似变形的模型重构算法,精确重构前/后缘非精确成型区域的工艺几何模型;最后,通过精锻叶片自适应加工试验进行验证。试验结果表明：该方法可有效满足以精锻叶片为代表的复杂薄壁构件自适应加工要求。     

钛合金TC4高速铣削表面完整性的研究

研究了钛合金TC4材料在高速铣削与常规铣削参数条件下的加工表面完整性 ,表明高速铣削在提高制造效率和改善表面质量上都是非常有益的 ,值得在飞机薄壁结构件生产中推广应用     

热结构在随机压力载荷作用下跳变响应计算与分析

先进的航空航天器结构暴露在严酷的工作载荷环境中,包括复杂的机械力载荷、压力载荷、声载荷和热载荷,这些载荷会导致结构以非线性方式响应。研究了随机压力载荷作用下高温薄壁结构动态响应计算方法,并构建了计算模型。首先讨论了温度对结构刚度的影响,分析表明屈曲前结构刚度随温度升高而降低,屈曲后结构刚度随温度升高而升高。在此基础上着重讨论了随机压力载荷作用下高温薄板跳变响应,对热载荷作用下的结构屈曲,以及在随机压力载荷作用下呈现出的复杂非线性动态响应特征进行了分析。     

薄壁碗状壳渐进成型技术的应用

薄壁零件如汽车覆盖件、机翼、导弹壳体、燃料储箱等在汽车、航空、航天、船舶、家电、机械等行业有着广泛的应用。本文通过对某产品薄壁纯铝碗状壳渐进成型制造工艺的综合分析,阐述了在薄壁回转体零件的加工中,如何通过选择不同的制造工艺,采用“分层制造”思想,将复杂的三维数字模型沿高度方向分解成一系列等高线层,从而实现对产品的渐进塑性成型加工,希望此文对同类型的产品的制造有所借鉴。     

飞行器结构用复合材料制造技术与工艺理论进展

复合材料结构制造工艺是复合材料应用的关键,也是结构设计得以实现的关键。复合材料制造工艺的特殊性和复杂性,使其成为了结构可靠性、制件质量和成本控制的核心技术。近些年来,随着先进复合材料在航空航天领域的广泛应用,复合材料制造技术与工艺理论得到了很大发展。本文即围绕飞行器结构用复合材料,归纳作者掌握的资料,结合作者近期研究成果,介绍先进复合材料制造技术与工艺理论的国内外研究进展,阐述复合材料工艺质量控制的主要方法,展望复合材料制造新技术的未来发展方向,以期促进我国航空航天领域复合材料用量与应用水平快速提高。     

飞机薄壁组件数字化柔性装配研究

通过对飞机装配、飞机数字化柔性装配的分析,提出了飞机薄壁组件数字化柔性装配方法.结合国内外飞机数字化柔性装配的现状,着重对飞机薄壁组件的钣金蒙皮曲面上点的6个自由度定位以及数字化柔性装配系统的算法进行了分析和论证,为飞机薄壁组件数字化柔性装配提供一条敏捷化、精益化的生产思路.     

超高温NiAl合金锥形薄壳件制备成形一体化新工艺

针对NiAl合金板坯制备及板坯成形锥形薄壳件存在的材料流动及组织性能控制困难的问题,提出了一种制备成形一体化新工艺。该工艺是将塑性成形和反应合成在同一工步中,即先将Ni/Al叠层箔置于模具中进行塑性成形,随后对成形的Ni/Al叠层箔原位加热加压反应合成NiAl合金薄壳件。采用三维扫描仪及Geomagic Studio/Qualify对锥形薄壳件的形状精度进行了分析,采用扫描电子显微镜( Scanning Electron Microscope, SEM )和电子背散射衍射( Electron Backscatter Diffraction, EBSD )技术对其微观组织进行了表征,并对构件的高温力学性能进行了测试。结果表明,采用该新工艺制备的锥形薄壳件成形效果良好,整体型面偏差尺寸在±0.1 mm以内;构件沿轴截面壁厚平均偏差为0.012 mm,沿横截面壁厚平均偏差为0.072 mm,构件轴截面壁厚分布均匀性及组织成分均匀性高于横截面。构件高温力学性能稳定,1000 °C时平均屈服强度为77.8 MPa,平均抗拉强度为82.6 MPa。NiAl合金构件的微观晶粒形貌与Ni箔的初始热处理状态及Ni/Al箔的初始厚度有关,未退火的Ni箔将延缓粗晶区晶粒的长大,减小初始箔材厚度可实现晶粒的进一步细化。     

高温合金复杂薄壁零件多道次充液拉深技术

充液拉深(HDD)技术是薄壁零件成形的一种有效方法.针对难成形,复杂薄壁结构的某型发动机高温合金板材零件,通过分析锥面自由悬空区的起皱失稳现象,设计了多道次充液拉深结合刚模成形的技术方案,并建立了有限元分析模型.基于有限元模拟和工艺验证试验,研究了预成形高度和终成形液室压力等关键工艺参数对零件最终成形质量的影响,探讨了...     

Vibration suppression of thin-walled workpiece machining considering external damping properties based on magnetorheological fluids flexible fixture

Milling of the thin-walled workpiece in the aerospace industry is a critical process due to the high flexibility of the workpiece. In this paper, a flexible fixture based on the magnetorheological(MR) fluids is designed to investigate the regenerative chatter suppression during the machining.Based on the analysis of typical structural components in the aerospace industry, a general complex thin-walled workpiece with fixture and damping constraint can be equivalent as a rectangular cantilever beam. On the basis of the equivalent models, natural frequency and mode shape function of the thin-walled workpiece is obtained according to the Euler–Bernoulli beam assumptions. Then,the displacement response function of the bending vibration of the beam is represented by the product of all the mode shape function and the generalized coordinate. Furthermore, a dynamic equation of the workpiece-fixture system considering the external damping factor is proposed using the Lagrangian method in terms of all the mode shape function and the generalized coordinate, and the response of system under the dynamic cutting force is calculated to evaluate the stability of the milling process under damping control. Finally, the feasibility and effectiveness of the proposed approach are validated by the impact hammer experiments and several machining tests.     

Effect of assisted transverse magnetic field on distortion behavior of thin-walled components in WEDM process

Machining performance of thin-walled components made by aeronautical difficult-toprocess materials is a significant issue in the aviation manufacturing industry. Although wire electric discharge machining-low speed(WEDM-LS) is one of typical non-contact machining processes without macro cutting force, which does well in removing hardness and brittleness materials via pulsed discharge at high temperature, but few researchers have studied the thermal distortion behavior leading to a considerable g...     

磨削力的实时采集和数据处理

磨削一般是零件加工的最后一道工序。磨削过程较为复杂，磨削力的大小不仅影响工件的表面质量，而且还影响零件的精度。在磨削机理研究及生产实际中常常需对磨削力进行测试，通过调整磨削用量，修整砂轮，实现在允许的磨削力范围内进行加工。提出了在磨床上安装测力系统，并采用单片机对磨削力信号进行实时采集处理，建立磨削力的经验公式，同时显示并打印结果。     

薄壁结构的高效铣削加工

介绍了国内外关于薄壁结构的高效铣削加工技术研究状况,并对其中一些问题进行了分析、探讨。     

Advances and challenges on springback control for creep age forming of aluminum alloy

Creep age forming (CAF) is an advanced forming technology that combines creep deformation and age hardening processes. When compared with the conventional forming technologies including roll bending and shot-peen forming, CAF has many advantages of low residual stress, excellent dimensional stability, good service performance and short production cycle. It is an optimal technique for precise manufacturing for shape and properties of large-scale complicated thin-walled components of light-weight and high strength aluminum alloys in the aviation and aerospace industries. Nevertheless, CAF has an inevitable disadvantage that a large amount of springback occurs after unloading, which brings a challenge on the accurate shape forming and property tailoring of components. Therefore, how to achieve accurate prediction and control of springback has always been a bottleneck hindering the development of CAF to more industrial applications. After the factors of affecting springback and measures of reducing springback are summarized from the internal and external aspects, constitutive models for predicting springback and springback compensation methods for CAF of aluminum alloy panel components are reviewed. Then, a review of research progresses on tool design for CAF is presented. Finally, in view of the key issue that it is difficult to predict and control the shape and properties of components during CAF, the technical challenges are discussed and future development trends of CAF are prospected.     

异形型腔组合电加工数字化制造技术研究

针对难切削材料整体构件上深窄、甚至弯扭异形型腔的加工难题,提出了数控电解/数控电火花组合电加工的工艺方案,同时应用数字化制造技术,力求优质、高效、低成本、快速响应地实现航空航天发动机等薄壁、复杂整体构件上异形型腔的加工,具有重要的实用价值与应用前景。     

CVI反应器内部气体流场的有限元模拟及优化设计

采用有限元计算方法,研究了CVI反应器内部的流场特征.对于形状简单的构件,构件的放置方式和阵列对气体的流动状态具有显著的影响.与横向阵列相比,纵向阵列能充分保证构件沿其长度方向流场均匀性,减小回流现象;在反应器中,随着纵向阵列试样数量的增加和分布均匀性的提高,气体流动速度增大,流场均匀性提高.减少反应器内部的自由空间,是提高流场品质和化学气相沉积效果的关键.基于减少反应器内部的自由空间的原则,针对杯形复杂构件,提出了通过加入与其几何形状相适应的导流板工装,有效避免了在构件内部和外部形成回流区,实现流场的优化设计.     

碳纤维增强PEEK薄壁结构件加工工艺研究

对PEEK/CA450材料特性、切削性能进行了分析,通过加工试验研究了该材料典型薄壁零件的工艺特点、切削参数及热处理过程,优选出最佳的工艺参数。试验结果表明:优化零件结构设计可以有效降低材料内应力和加工难度;采用PCD刀具及合适的切削参数可以保证该材料薄壁零件的加工质量;加工过程中的热处理有助于提高产品的成品率和尺寸精度。采用优化后的工艺方法,最终成功加工出符合设计性能要求的PEEK/CA450薄壁零件。     

薄壁异形树脂基复合材料近净尺寸成型研究

通过对成型工艺选择、模具结构设计及工艺参数的研究,探索了薄壁异形树脂基复合材料近净尺寸成型。研究结果表明,注料式模压克服了传统模压成型装料腔狭窄不易装料的问题,实现了薄壁异形树脂基复合材料的近净尺寸成型,极大地提高了材料利用率、降低了加工难度、缩短了成型周期。     

基于粘弹性材料的五轴铣削加工被动抑振技术

针对薄壁件在铣削过程中极易出现颤振,且动力学特性快速变化导致切削稳定性多变的特点,研究基于粘弹性材料的被动阻尼技术,以增加薄壁零件阻尼、提升切削稳定性。提出阻尼层、约束层以及质量层的设计方案,模态试验表明该技术能大幅提升薄壁件阻尼,且对多阶振动模态有抑制作用。最后,将其应用于薄壁S样件的五轴铣削加工试验,多组切削参数下的试验结果表明,工件切削振动幅值最大可下降约97%。     

基于非均匀余量的整体叶轮加工工艺优化策略

针对超薄结构叶片整体叶轮在制造过程中叶片产生较大的变形和切削振动,使用非均匀余量加工工艺方案,减小叶片变形提高加工质量。分析了集中载荷对薄壁结构和加厚结构变形的影响,对生产中的叶轮叶片进行非均匀余量加工工艺设计,依据优化后的工艺对叶轮进行刀具轨迹规划并进行加工试验,结果显示该工艺优化策略能有效减小超薄叶片的铣削振动和铣削变形,最大误差优化率为54.47%,平均误差优化率为52.57%,对类似高度与平均厚度比值较大且叶片扭转曲率较大的复杂零件的实际加工有一定的指导意义。     

航空薄壁件铣削加工中保持工艺系统高刚性方法

针对航空铝合金薄壁工件铣削加工时易出现的颤振以及切削效率低的问题,从动力学角度出发进行了深入的分析研究,提出了通过采用保持工艺系统高刚性的加工过程工艺优化与铣削加工动力学仿真结合的方法进行铣削加工.试验结果证明本法可以收到很好的效果,较好地解决了航空铝合金薄壁结构工件加工的颤振问题,提高了工件的加工表面质量和切削效率.