航空钣金模具模面快速建模方法

<正>本文对航空制造领域中普遍存在的曲面缺陷检测、修复及延拓相关问题进行了研究,在CATIA系统平台上开发了航空钣金模具模面快速建模功能,将其应用到钣金模具设计中,工装设计人员可以在较短的时间内建立模面的数字化模型,提高模具的设计效率。目前,航空钣金模具的设计已经实现数字化,模具的模面基于产品曲面进行建模,产品曲面模型在不同CAD系统进行格式转换及导入导出时,由于精度和表达方式的差异,导致出现裂缝、重叠、搭接以及内部孔     

复杂曲面铝反射镜磁流变抛光工艺优化

采用超精密车削加工的复杂曲面铝反射镜只能满足红外光学系统的应用需求,若要满足更高需求的应用场合,需要进一步提升反射镜面形精度。磁流变抛光能够进行确定性修形,在复杂曲面加工中具有独特优势,但是复杂曲面连续变化的面形特征,在磁流变抛光时会导致去除函数不稳定,影响误差收敛效率和加工精度。从高精度复杂曲面铝反射镜的应用需求出发,提出了复杂曲面局部区域磁流变抛光去除函数的动态建模方法,给出了驻留时间求解算法,以平均曲率变化最小为原则,设计了抛光路径优化算法,针对该算法计算速度慢的问题,提出了优化策略,并通过试验进行了验证,最终加工的复杂曲面铝反射镜的面形误差为0.216λ PV、0.033λ RMS （λ=632.8 nm）。     

环面工具加工叶根过渡曲面的刀位可行域

利用环面工具加工过渡曲面时经常发生整体干涉,主要原因是缺乏对复杂环面工具加工复杂曲面时刀位可行域的研究。虽然采用常规的优化方法在大范围内对可行刀位进行搜索是可行的,但是需要耗费大量时间。为了避免刀具与过渡曲面的干涉并同时提高加工效率,研究了一种更加符合此区域结构特点的刀位优化算法,使得叶根过渡曲面得以无干涉地整体宽行加工。通过对典型叶根过渡曲面的可行刀位进行研究,发现其可行域形状为盾形,且行宽最大的刀位位于该盾形区域的两个底部边界上,有时位于该边界的端点上。根据该原理提出一种最优刀位搜索方法——沿着盾形区域底部边界搜索,应用最优化的刀位可行域以获得高的加工效率。以某航空发动机叶片的叶根过渡曲面为例进行了刀位优化计算、仿真和加工实验,验证了该方法在叶根过渡曲面加工中的有效性。     

透平机叶轮叶片五轴数控粗加工优化方法的研究

为提高透平机叶轮叶片的加工质量和效率,在粗加工阶段,提出采用侧铣方法代替传统五轴数控加工中点铣,实现高效加工。基于多片直纹面包络叶片型面,提出一套复杂曲面蜕变直纹面方法,并给出相应算法,实现侧铣加工。以喷推叶轮为例,采用UG-NX进行建模与数控编程,用VERICUT刀轨仿真,通过加工路径的比较,对加工效率进行量化分析。结果表明,采用分段侧铣方法,生成的刀轨刀轴矢量变化均匀,刀具和零件未发生干涉,加工效率和加工质量明显得到提高。     

蒙皮拉形柔性多点模具型面生成系统开发及应用

采用柔性多点模具对蒙皮进行拉形制造具有传统方式无法相比的优点,本文在对这项新兴技术的起源、国内外情况做了简要介绍之后,阐述了型面生成系统.该系统根据数模生成柔性多点模具进行拉形的调形数据并详细论述了利用CATIA二次开发工具CAA所开发的型面生成系统中的关键算法和技术以及功能的具体实现.     

基于CATIA/CAA的快速布点技术研究

针对框、梁、壁板、翼肋、双曲面类机身蒙皮、模具型面等三坐标数字化测量前测量布点和数据准备效率低、布点规范性差和测量二维简图生成繁琐等问题,在典型测量特征的布点规则进行整理的基础上,提出了测量布点的算法.在CATIA的环境下,通过CAA二次开发,建立了测量布点平台,实现了框、梁、壁板、翼肋、双曲面类机身蒙皮、模具型面等零件测量点快速布置的功能,提高了测量点和数据的规范性,缩短了测量准备周期,在实际生产中有一定使用价值.     

航空制孔机器人末端执行器高精度制孔方法研究

铆接是飞机装配中的一种重要连接方式,铆接孔的垂直度精度对铆接质量有重要影响.传统的手工制孔存在加工质量低、工作强度大和效率低下等问题,已经不能满足高精度和高质量的飞机装配要求.针对飞机蒙皮铆接孔垂直度精度的自动制孔问题,提出了一种高精度的自动制孔方法.采用四点曲面测量方法获得制孔点法线,并通过双偏心盘调姿机构来实现制孔点法线与钻头轴线的重合,实现了高精度的制孔.在航空制孔机器人上进行了制孔试验,试验结果验证了该方法的正确性和有效性.     

基于CATIA/CAA的数控弯管模具快速设计

飞机制造中,需要数控弯管模具弯制导管,模具设计任务繁重。为提高数控弯管模具的设计效率,解决弯管模具设计存在的问题,依据传统设计人员的经验和数控弯管模具设计准则,提出了零件之间存在的尺寸关联算法以及优化模具结构算法。基于CATIA开发出了相关的快速设计软件,实现了数控弯管模具的参数化快速设计及标准件的快速装配。该软件的设计效率比传统设计方式提高了20倍左右,为企业降低成本、提高效率提供了一种方法。     

基于快速扫描的飞机大型蒙皮自适应加工技术

飞机蒙皮零件具有外形复杂、尺寸大、刚性小、加工难度大等特点,近年来出现的蒙皮镜像铣技术可以实现蒙皮零件的高精度绿色加工。由于蒙皮毛坯存在成形误差,且其刚度小,装夹力和毛坯自身的重力也会引起变形,导致其实际型面与设计型面会存在一定的偏差。针对以上问题,提出了基于快速扫描的飞机大型蒙皮自适应加工技术,即通过在机激光扫描快速获取蒙皮实际型面,然后基于特征映射移植加工程序,快速生成适用于实际型面的加工程序的技术,并已将该技术成功运用于实际生产。所提出的自适应加工技术解决了蒙皮镜像铣技术的关键难题,能够高效生成加工程序并满足蒙皮零件的厚度精度和外形精度要求,有效提升了蒙皮的生产效率,为国产大飞机量产奠定了技术基础。     

基于数据拟合提高非球曲面面形精度的方法

介绍了采用LVDT在线测量非球曲面的原理,并给出最小二乘数据拟合处理方法;通过试验加工球面和非球面元件,利用LVDT测量头进行在位检测,评估面形精度,经数据拟合插补和误差控制,并采用激光干涉仪测量验证后表明,该算法可以应用于高精度非球面测量及加工误差补偿程序,以提高非球曲面加工精度.