薄壁弧形件装夹布局有限元优化

关于航空结构件加工变形控制的研究是高效数控加工研究的一部分。薄壁弧形零件加工中的弹性变形对加工质量影响很大,而装夹布局影响切削变形的大小和分布。以减少加工中工件最大弹性变形为目标,建立了弧形件铣削加工装夹布局的优化模型,采用商业有限元软件的设计优化模块进行计算。在对计算结果进一步分析的基础上,提出了最终的装夹布局方案,采用该方案可以得到整个加工过程中更低的变形量,变形分布更均匀,为采取相应数控补偿措施提供条件。优化方案和实际加工方案结果基本一致。所提出方法可推广至其他类型工件夹具布局优化设计。     

装夹方案与加工顺序综合优化方法研究

装夹方案和加工顺序对零件加工精度具有重要影响,尤其是对薄壁件的加工.不同的装夹方案和加工顺序都会造成不同的工件变形,甚至使工件报废.因此,基于装夹方案分析的加工顺序优化对薄壁件的加工精度控制有着现实的意义.建立了一个工件-夹具-刀具系统模型,可以分析装夹方案对工件变形的影响,并能以装夹方案为基础分析最优加工顺序.以一个典型薄壁件为例,进行了装夹方案和加工顺序优化分析,得出了装夹方案与加工顺序优化一般性的结论.     

减振刀杆在长薄壁零件上的加工应用

薄壁零件加工容易变形,解决办法是从刀具、切削参数、装夹等方面想办法。长径比超过4倍的薄壁件,在长悬伸刀具加工薄壁工件过程中,不可避免地存在振动、产生振纹等现象。振动大小与刀杆的直径、长度和刚度有关。通过简易钢制刀杆与减振刀杆对长薄壁壳体零件内孔加工比较,采用正确的装夹方式,选用合理的工艺参数,运用减振刀具,能解决长薄壁壳体件的加工振动,消除长薄壁件加工产生的切削刀纹,保证壳体表面的加工质量。     

薄壁环形件加工工艺方法的探讨

薄壁零件在航天产品中得到了越来越广泛的应用,而薄壁工件因其壁薄,加工难也成了行业内棘手的事情.以典型零件加工为例探讨薄壁环形工件在车加工过程中存在的易变形、工件尺寸及表面粗糙度不易保证等技术问题,对加工难点进行分析,给出了工艺路线和加工方案,通过优化、完善夹具设计,从而有效解决薄壁环形零件的车削加工难题,为加工薄壁环形零件提供了经验借鉴.     

数控车床车削大直径薄壁零件方法探析

大直径薄壁零件在车削加工中容易变形,难以保证零件的精度。着重从加工工艺的制定、工件辅助工装的装夹定位、车削程序指令的选用等方面进行优化设计,能有效减小薄壁零件的变形,提高薄壁零件的加工精度及质量。     

航空发动机薄壁环形件加工技术研究

薄壁环形件是航空发动机零件中非常常见的一类零件,由于零件壁薄、刚性差,加工中非常容易变形,加工质量不易保证。主要从零件结构、技术要求、材料特点对零件进行了工艺分析,研究了合理的工艺路线、装夹方式、加工参数、刀具结构等,合理地采用了辅助支撑结构,增加了零件刚性,保证了零件技术要求,通过消应力热处理和自然失效的应用消除了锻件自身和机加工产生的内应力,为控制零件变形提供了保证,也为该机匣类薄壁环形件的加工提供了一套可借鉴、可参考的完整的加工工艺方案。     

基于神经网络与遗传算法的薄壁件多重装夹布局优化

在多重装夹元件装夹过程中,由于装夹顺序、夹紧力、定位元件位置等装夹布局参数的不同,薄壁件的装夹变形程度也不一样。单个装夹布局参数引起的工件装夹变形规律能够通过有限元方法获得。但是,若同时考虑多个装夹布局参数的影响,仅仅利用有限元方法难以揭示装夹布局参数与装夹变形之间的关系。为此,针对薄壁件的装夹布局方案建立三维有限元模型,以便利用有限元法获取神经网络的训练样本。借助神经网络的非线性映射能力,通过有限的训练样本构建装夹变形的预测模型。以减小工件的最大装夹变形为目标,并根据每一代装夹布局中工件的最大装夹变形定义个体的适应度,建立装夹布局方案的优化模型及其遗传算法求解技术。试验结果表明,网络预测值与相应的有限元仿真值、试验数据之间的相对误差均不超过3%。提出的基于神经网络与遗传算法的装夹变形"分析-预测-控制"方法,不仅能够提高装夹变形的计算效率,而且为薄壁件装夹布局方案的合理设计提供基础理论。     

开放端齿薄壁套铝合金零件加工工艺分析

薄壁件加工一直是机械加工中的难点,开放端齿薄壁套加工难度更大。针对该类零件在车削及铣削加工中刚性差及装夹变形的情况,根据零件结构特点设计相应的工装夹具,并改变夹紧力的方向,以解决装夹变形的问题并增强工件的刚性,以保证产品质量,提高生产效率,并降低了对工人技能的要求。     

超精密加工中零件的装夹技术

从工件的定位与夹紧方面入手,分析了零件在装夹和加工过程中引起变形的原因,采用零件分类叙述的方法,分析了平面零件的平板及薄壁零件和圆柱类工件以及其他零件在装夹和加工中对加工精度和表面粗糙度的影响,并举出实例,说明此类工件装夹应注意的问题。     

薄壁齿轮车削的创新加工工艺设计

薄壁零件具有质量轻、节约材料、结构紧凑等特点,但刚性差、强度弱,不仅装夹容易变形,而且在车削中产生的切削力和切削热都会使零件变形.针对薄壁齿轮零件厚度较薄、加工精度要求较高、加工过程中容易产生变形等问题,对加工工艺进行改进,解决工件的变形问题,保证了零件的加工质量.     

车床加工薄壁零件内孔的方法和技巧

在使用车床加工薄壁零件时,由于薄壁零件刚性差,加工内孔时容易引起变形,影响零件的加工精度,是车削加工中的难题.结合多年工作经验,总结出通过掌握薄壁零件的安装和夹紧,从而减少加工中的变形;选择合理的切削用量、刀具的切削角度和几何参数以及选用适合的切削液,大大提高了薄壁零件加工的质量.     

多目标的装夹方案优化及变夹紧力优化

夹具布局和夹紧力大小影响切削变形的大小和分布.基于遗传算法和有限元方法,提出一种夹具布局和夹紧力优化设计方法.该方法将同步优化夹具布局和夹紧力大小以及施加变夹紧力相结合,首先以加工变形最小化和变形分布最均匀为目标同步优化夹具布局和夹紧力大小,然后在优化后的夹具布局的基础上求解使得加工变形最小的变夹紧力大小.使用该方法进行底座薄壁零件的夹具优化设计,结果表明优化得到的设计优于经验设计和多目标优化方法,该方法有效地降低了加工过程中工件的变形,提高变形均匀度.     

高温合金薄壁盘复杂零件加工变形控制方法

薄壁盘由于材料刚性较差等原因难以确保零件加工精度，容易引起变形，对此，提出了高温合金薄壁盘复杂零件加工变形控制方法。分析零件加工过程中产生的变形因素，包括夹装方式、刀具性能参数、工件自身因素、机床定位精度不够以及温度控制不佳等；确立所有工序历史误差源集合，生成误差传递矩阵，构建变形误差源诊断模型；针对不同误差源，提出针对性控制方法，通过最小二乘多项式拟合算法计算让刀误差，并对其补偿；通过有限元分析法建立工件几何模型，设立刚度控制函数，弥补工件自身缺陷；针对机床定位精度和温度分别设计控制函数，实现零件加工变形的综合控制。实验结果表明，所提方法明显减少了零件加工变形现象，保证了切削力平稳，提高了零件质量。     

Machining fixture layout design using ant colony algorithm based continuous optimization method

In any machining fixture, the workpiece elastic deformation caused during machining influences the dimensional and form errors of the workpiece. Placing each locator and clamp in an optimal place can minimize the elastic deformation of the workpiece, which in turn minimizes the dimensional and form errors of the workpiece. Design of fixture configuration (layout) is a procedure to establish the workpiece–fixture contact through optimal positioning of clamping and locating elements. In this paper, an ant colony algorithm (ACA) based discrete and continuous optimization methods are applied for optimizing the machining fixture layout so that the workpiece elastic deformation is minimized. The finite element method (FEM) is used for determining the dynamic response of the workpiece caused due to machining and clamping forces. The dynamic response of the workpiece is simulated for all ACA runs. This paper proves that the ACA-based continuous fixture layout optimization method exhibits the better results than that of ACA-based discrete fixture layout optimization method.     

Design and optimization of machining fixture layout using ANN and DOE

In machining fixtures, minimizing workpiece deformation due to clamping and cutting forces is essential to maintain the machining accuracy. This can be achieved by selecting the optimal location of fixturing elements such as locators and clamps. Many researches in the past decades described more efficient algorithms for fixture layout optimization. In this paper, artificial neural networks (ANN)-based algorithm with design of experiments (DOE) is proposed to design an optimum fixture layout in order to reduce the maximum elastic deformation of the workpiece caused by the clamping and machining forces acting on the workpiece while machining. Finite element method (FEM) is used to find out the maximum deformation of the workpiece for various fixture layouts. ANN is used as an optimization tool to find the optimal location of the locators and clamps. To train the ANN, sufficient sets of input and output are fed to the ANN system. The input includes the position of the locators and clamps. The output includes the maximum deformation of the workpiece for the corresponding fixture layout under the machining condition. In the testing phase, the ANN results are compared with the FEM results. After the testing process, the trained ANN is used to predict the maximum deformation for the possible fixture layouts. DOE is introduced as another optimization tool to find the solution region for all design variables to minimum deformation of the work piece. The maximum deformations of all possible fixture layouts within the solution region are predicted by ANN. Finally, the layout which shows the minimum deformation is selected as optimal fixture layout.     

航空整体结构件的高速切削加工

针对航空整体结构件的形状复杂、壁薄、体积大等结构特性和材料去除率高、难加工、易变形的工艺特征,结合高速切削加工的技术和经济优势的特点,分析和讨论了航空整体结构件高速切削加工过程中涉及到的刀具材料、切削参数、走刀策略和装夹方式等对加工质量和加工效率产生的影响。     

基于花授粉算法的曲面薄壁件定位布局优化

优化定位布局是减小薄壁件装夹变形的重要手段,现有研究大多以节点法向变形最小为优化目标而忽略其他方向上的变形,为此提出了一种新的基于花授粉算法的夹具布局优化方法。针对曲面薄壁件,在建立法向约束定位模型的基础上,通过应变能来描述所有方向上的变形,以薄壁件的整体应变能最小为目标,结合花授粉算法和基于Python语言的参数化有限元分析,实现薄壁件的定位布局寻优。最后以飞机蒙皮定位布局优化为例验证方法的有效性,并通过与遗传算法的对比表明,花授粉算法在优化薄壁件的定位布局时具有更优的性能。     

薄壁零件切削稳定性的研究现状

高速切削技术的发展,使得薄壁结构件的高效、精密加工成为可能。但是,由于薄壁件的刚性较差,在加工过程中很容易发生变形。因此,薄壁零件的切削稳定性一直是高速切削加工领域内的一个难点。本文对于薄壁件切削稳定性的研究现状进行了讨论,并分析了薄壁件加工过程中加工变形的影响因素。     

液性塑料心轴薄壁套筒的优化设计

对液性塑料心轴进行了有限元建模和分析,提出了一种优化设计薄壁套筒结构参数的方法。在ANSYS平台上建立了液性塑料心轴的轴对称分析模型,并分析了工件夹紧变形对加工精度的影响,定量地描述了套筒结构参数对心轴性能的影响规律。继而提出了一种优化薄壁套筒参数的方法。运用该方法对一个液塑心轴进行优化设计,使得工件的夹紧变形由7．46um减小到0．88um,同时套筒的最大应力由280．1MPa减小到204．7MPa,提高了液塑心轴的使用性能。     

轨道车辆薄壁铝型材的典型加工工艺

从铝合金材料的性能及工艺特点入手,介绍了轨道车辆所用铝合金材料,并列举了几种典型薄壁铝型材的截面结构。阐述了薄壁铝型材件的加工设备选型、铣削刀具选用和夹具布设的工艺设计过程,从加工余量、铣削力和铣削热等方面对薄壁铝型材的加工工艺进行了探讨,提出了影响薄壁铝型材加工质量的主要因素——变形,而影响变形的主要因素是装夹方式。总结出了装夹方式、选用刀具和铣削参数等合理的加工工艺方案,解决了轨道车辆薄壁铝型材的加工变形和薄壁撕裂等问题,提高了成品合格率．