基于浮动装夹自适应加工工艺的薄壁件加工变形控制技术研究

航空薄壁件尺寸大、壁薄、材料去除率高,极易发生加工变形问题,严重影响零件加工质量,因此航空薄壁件的加工变形控制具有重要的意义。以某传扭转接盘作为研究对象,基于加工过程中的监测变形力重构毛坯全局残余应力分布,优化了零件的加工位姿,并结合浮动装夹自适应加工工艺实现了零件的加工变形有效控制。实际加工试验将零件的平面度和平行度分别控制在0.11mm和0.04mm,结果表明,该方法能显著控制工件加工变形。     

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。     

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%。     

新型复杂航空结构件数控加工技术

数控加工与其他专业的复合加工技术,在新型航空结构件的生产中大量出现,例如复合材料构件、超塑成形钣金件、蜂窝芯体、焊接结构件,也要求其具有精确的曲面外形及孔系。新型飞机为了达到优异的机动性能、飞行性能、轻量化、长寿命、低成本制造等技术指标,对机身结构及发动机提出了更高的要求,并采用最先进、最前沿的设计技术与设计理念     

矩阵式数控加工在航空结构件批生产中的应用

以大批量数控加工的航空结构件生产为研究对象,运用人工干预环节集中化、数控加工过程自动化的理念,探索利用矩阵式数控加工进行多零件同时生产的应用方案。多零件集中装夹,通过系统自动读入每个零件的加工原点,自动调用零件的加工程序,完成相同(或不同)零件数控加工,在充分利用机床工作台面的同时,解决了批量生产过程中零件频繁装夹、找正、换刀和频繁调用加工程序的难题,达到降低劳动强度,提高生产效率的目的。     

用于飞机大型结构件加工的高档数控机床的精度控制及管理

精度检查一直被我国学者所忽略,但是机床精度的检查与管理是至关重要的。机床精度的检查需要按照计划按照周期进行实施,通过检测精度的记录结果分析并了解机床实时精度状态。通过合理的调配及管理使机床加工出更合适的零件,可以提高机床加工零件的合格率,也可以更好地延长机床寿命。结合TPM(全员生产保全)的实施,将精度检测与管理融入其中,实时地展现了机床精度状态及加工注意事项,为机床的预防性维修做好了铺垫。     

飞机结构件数控加工变形控制研究与仿真

以飞机弧形结构件这一典型易变形的零件为例,研究数控加工变形情况及其影响因素,分析数控加工过程中切削力对变形、残余应力对加工变形、装夹布局对飞机结构件数控加工变形的影响,并针对所研究的3个方面建立相应的物理仿真模型,模拟加工变形情况,提出了相应的解决方案。     

双臂自适应夹具加工变形控制方法

在叶片加工过程中,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,本文提出了一种双臂自适应夹具加工变形控制方法,将加工过程中产生的变形逐层消除。首先,对叶片的变形成因进行分析;然后,通过对无应力装夹和加工应力释放原理进行研究,设计了一种可提供6个自由度的自适应装夹机构,并对该机构进行了工程设计和机构分析;最后,基于这种6自由度双臂自适应装夹机构,形成了本文提出的加工变形控制工艺,不需多次修复基准和更换机床,就可以逐层消除新产生的变形。实验结果表明,采用双臂夹具自适应加工变形控制方法,可以有效控制叶片加工过程中产生的变形,使叶片的轮廓误差降为原来的50%,提高了其加工精度。     

航空铝合金整体结构件数控加工变形控制现状分析

航空结构件整体化是新一代大型客机的发展趋势,已经成为现代飞机设计制造领域的一个重要标志。整体结构件的加工变形问题,涉及力学、材料成形加工、切削加工和机械制造多个学科领域,是航空产品加工工艺中的瓶颈之一。     

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。     

复杂壳体零件数控加工技术

分析复杂壳体零件结构特点,加工难点,阐述了保证零件精度的数控加工技术。     

飞机结构件数控加工工序计算技术

近年来,智能制造已引起国内制造业广泛关注,成为学术界的研究热点.零件自动加工是智能制造的重要组成,也是智能制造的一项具体体现,数控加工自动编程是实现零件自动加工的关键.首先,立足于加工工程实际和本质重新梳理数控加工编程流程,提出自动编程技术思路并确立技术实施的核心和关键;然后,简述了当前数控加工自动编程相关关键技术的发展现状以及存在的问题;最后,基于当前的研究基础,指出自动编程技术的核心并预测了未来的发展趋势.     

基于控制线的开式整体叶盘叶片四轴数控加工刀轴控制方法

针对开式整体叶盘叶片数控加工中存在的干涉及刀轴变化稳定性问题,提出了一种基于刀轴控制线的四轴刀轴矢量控制方法。阐述了基于刀轴控制线的四轴刀轴控制基本原理,通过对四轴无干涉刀轴摆动区间的计算,建立了四轴无干涉刀轴控制面;根据控制线生成准则,给出了在刀轴控制面上生成刀轴控制线的具体算法。实验验证表明,该方法不仅可解决开式整体叶盘叶片加工中的刀具干涉问题,而且有效避免了刀轴突变引起的叶片啃伤现象,明显提高了叶片表面的加工质量。     

复杂通道类零件五轴加工刀轴规划

针对复杂通道类零件的五轴数控加工,提出一种控制刀轴稳定变化的刀轴规划方法。首先,通过对刀轴可行空间的均匀离散,建立一种高效求解刀轴可行空间精细边界的方法;然后,依据刀轴矢量规划准则,求解满足机床角加速度约束的可行刀轴序列集合,并提出一种切削行内旋转坐标线性变化的刀轴矢量规划方法;最后,通过建立刀轴变化和残留高度综合评价指标,得到优化的刀轴矢量,并与典型的商用软件进行了实验对比验证。结果表明,使用本文提出的刀轴规划方法得到的切削行刀位轨迹旋转坐标变化均匀,旋转轴角加速度最大值降低到商用软件的10%以下,残留高度平均值降低了22%,改善了切削过程的稳定性,提高了加工表面质量。     

飞机结构件内型转角一体加工刀轨生成方法

针对飞机结构件内型转角传统的分开加工易产生接刀痕以及转角处进给方向和刀具接触角急剧变化引起的切削力增大和刀具振动增强的问题,提出了飞机结构件内型转角一体加工工艺及其刀轨生成方法。该方法对内型和转角进行组合加工,首先计算满足接触角均匀变化的精加工所需余量和精加工刀轨,以及后续刀轨加工区域;其次在后续加工转角时通过采用最大和恒定接触角相结合的原则,循环分层加工转角,改善了加工状况。在刀轨连接处使用变螺旋曲线,保证了曲率的连续变化,减小了机床振动。切削实验表明:该刀轨改善了加工过程中的切削力和刀具振动,提高了工件表面的加工质量。     

Dual Drive Curve Tool Path Planning Method for 5-axis NC Machining of Sculptured Surfaces

The problem of finished surface being not first-order continuous commonly exists in machining sculptured surfaces with a torus cutter and some other types of cutters. To solve this problem, a dual drive curve tool path planning method is proposed in this article. First, the maximum machining strip width of a whole tool path can be obtained through optimizing each tool position with multi-point machining (MPM) method. Second, two drive curves are then determined according to the obtained maximum machining strip width. Finally, the tool is positioned once more along the dual drive curve under the condition of tool path smoothness. A computer simulation and cutting experiments are carried out to testify the performance of the new method. The machined surface is measured with a coordinate measuring machine (CMM) to examine the machining quality. The results obtained show that this method can effectively eliminate sharp scallops between adjacent tool paths, keep tool paths smooth, and improve the surface machining quality as well as machining efficiency.     

考虑售后服务与回收加工的复杂设备部件生产库存控制模型

综合考虑了大型复杂设备生产厂家各种类型的部件来源与需求,构建了复杂设备部件生产库存控制模型。模型以费用作为目标,通过权衡生产成本、库存成本以及缺货成本,从而确定合理的部件生产库存控制策略。     

航空发动机壳体2.5轴铣削加工刀具优选方法

为提高2.5轴零件数控加工过程中的加工效率和加工精度,合理选择刀具直径组合是非常必要的.然而,目前刀具的选择主要依靠工艺人员的实际生产经验或结合大量的试验确定,代价昂贵.为解决上述问题,文章提出一种基于2.5轴零件数控加工刀具直径优选方法.首先分析了2.5轴零件的结构特点,将图形区域按照加工精度要求转换为二值图像,并利用相关方法获取图像骨架;然后采用拓扑细化法获取图像的初始骨架,并结合动态骨架法进行初始骨架的修正,获得图像的准确骨架,继而得到沿骨架加工时刀具的直径分布.针对型腔类零件数控加工的算例分析表明,采用本文方法能够快速获取给定刀具数量下的最优刀具组合和相应的加工轨迹,提高了加工效率.     

滚珠丝杠螺距误差补偿法提高数控机床定位精度的研究

在详细论述、对比了实现数控机床滚珠丝杠螺距误差补偿的硬件、软件方法的原理基础上,对滚珠丝杠螺距误差软件补偿法可有效提高数控机床的定位精度进行了试验验证。