初始残余应力对薄壁回转件加工变形的影响

为了研究毛坯初始残余应力对7075铝合金薄壁回转结构件加工变形的影响,采用有限元仿真和试验验证结合的方法,利用ABAQUS顺序耦合热应力分析对铝合金薄壁回转结构件的淬火过程进行研究,得到毛坯的初始残余应力,并进行了毛坯的初始残余应力测量试验,再用有限元方法仿真了切削过程,并进行切削试验。结果表明,有限元仿真结果与测量结果数据相近,初始残余应力误差最大为16.85%,工件的径向变形量误差最大为0.033mm,毛坯初始残余应力对7075铝合金薄壁回转结构件的加工变形有着显著的影响,同时验证了有限元模型的准确性,可为后续的加工参数进行优化和预测,对实际生产具有一定的参考价值。     

基于数控宏程序的细长轴加工误差补偿分析与实验

分析细长轴在加工过程中的受力和变形,建立切削力与切削变形的数学模型,基于数控宏程序编制加工程序,补偿由变形引起的背吃刀量的变化,实现细长轴加工误差的补偿.实践表明,采用该方法可以显著提高细长轴的加工质量.     

细长轴加工的单片机误差补偿系统设计

建立细长轴车削的数学模型,分析细长轴加工误差来源。设计一个误差补偿系统,利用单片机实时检测细长轴零件的变形,从而控制刀具的切削用量。试验结果表明:该系统可以有效提高零件的加工精度。     

不同加工顺序对薄壁件加工变形的仿真研究

为了研究不同加工顺序对7075铝合金薄壁件加工变形的影响,采用有限元仿真和试验验证结合的方法,利用ABAQUS有限元分析软件顺序耦合热应力分析功能对毛坯的淬火过程进行仿真,得到毛坯初始残余应力分布;并对毛坯的初始残余应力进行测量试验,验证有限元分析结果,用有限元法对左右对称、分层对称、阶梯对称和金字塔对称四种不同加工顺序切削过程进行仿真研究。结果表明,有限元仿真结果和测量结果数据相近,建立的有限元模型和仿真方法能够预测毛坯的初始残余应力分布;四种不同加工顺序变形量结果都是上端变形大,底部变形小,金字塔对称的加工方法变形量最小,在整个加工过程中,变形量的最大值为0.21mm。根据仿真结果,结合数控加工误差补偿,可提高薄壁件的加工质量和精度,对后续的加工具有一定的参考价值。     

整体叶盘叶片加工补偿策略及实验研究

目的 降低航天发动机整体叶盘的加工误差,实现产品高精度化。方法 建立整体叶盘叶片加工变形量全局分布有限元模型,考虑补偿加工时刀具修正量与变形误差的耦合效应,采用多次迭代法计算叶片变形补偿量;提出反向重构几何模型补偿策略,利用补偿量对叶片几何轮廓进行重构,重新生成包含叶片变形误差信息的刀轨程序。通过某型号航空发动机整体叶盘叶片铣削加工实验和型面精度测量实验,对变形分布预测模型及所提出的反向重构模型补偿策略进行验证。结果 预测结果与实验结果有很好的吻合度,平均误差为7.96%;新的补偿策略数据嵌入方式高效,可显著降低加工过程中产生的变形误差,将成品精度控制在设计的许用公差范围以内。结论 所提方法可以明显提高整体叶盘叶片铣削加工质量,可为后续磨削加工提供更高型面精度的叶片零件。     

数控车削误差反贴补偿实验研究

为发挥数控车床的加工工艺潜能、充分利用其自动控制功能,将切削变形误差量反贴到理想零件的轮廓上形成"误差零件", 并按"误差零件"编程修正切削变形误差,实现切削过程反向变形补偿的数控车削新工艺.实验结果表明,这种工艺可以将切削变形误差减少到原来误差的1/3～1/4.采用这种办法可修正由工件加工变形引起的误差,使车削变形误差可控,为发掘数控车床的加工能力提供新思路.     

基于梁结构等效模型的机器人铣削有限元仿真

机器人的弱刚度特性导致铣削加工过程中的末端变形是影响零件表面质量的重要因素。在刀具-工件有限元模型基础上,添加梁结构等效机器人末端,建立适用于机器人铣削加工的有限元模型,并通过对实际机器人进行力锤实验获取梁结构的等效力学参数。利用球头立铣刀进行6061铝合金铣削实验,对所提出的有限元模型进行验证,通过仿真对两种不同的机器人刚度性能指标进行对比分析。结果表明：所建立的模型能够正确模拟机器人的铣削加工过程,并可用于机器人铣削加工姿态的优化;考虑加工效率和需求,基于工件几何形状的曲面法向柔度系数指标更适用于优化机器人铣削加工曲面的姿态。     

基于C#.NET和二分迭代算法的细长轴切削自动编程系统

针对细长轴切削过程中变形误差的问题,以.NET为开发平台,通过实现C#和数据库在后台混合编程的方法构建自动编程系统,在该系统中设计了一种基于二分迭代思想的算法来求解细长轴切削加工误差补偿数控直线插补中的轴向进给量值,确保能够满足细长轴加工精度的要求。以航空制造领域某液压件细长轴为实例,该零件材质为TC4钛合金,进行细长轴切削自动编程及程序上传测试。测试结果表明,系统可以有效地实现参数输入、进给量判断以及程序存储下达,从而验证了二分迭代算法的可行性及系统的有效性。     

2024铝合金结构件残余应力的评估与变形预测

为了研究毛坯初始残余应力和铣削加工引入的表面残余应力对2024铝合金结构件加工变形的影响,通过有限元模拟和铣削试验对两框整体梁的加工变形进行了研究。考虑了毛坯的初始残余应力、铣削加工引入的表面残余应力以及这两个影响因素的综合作用对两框整体梁加工变形的影响。研究结果表明,毛坯的初始残余应力是两框整体梁产生加工变形的主要影响因素,初始残余应力与铣削加工引入的表面残余应力的综合作用加剧了变形,其中,由初始残余应力引起的变形占整体梁总变形的92%,表面残余应力引起的变形占整体梁总变形量的8%左右。并最终通过对两框整体梁的铣削加工试验验证了有限元模拟结果的准确性,对实际生产具有一定的参考价值。     

非规则结构件铣削加工低变形走刀方式有限元分析

针对非规则结构件由残余应力引起的加工变形不易进行有限元准确仿真预测的难题。论文基于弹性力学理论和线性叠加原理,阐述了非规则结构件残余应力释放/重新分布过程有限元模拟的机理,修正了相关理论公式,提出了一种可以模拟实际切削工艺过程的加工变形有限元预测方法,能够依照复杂走刀轨迹进行有限元仿真分析,提高了该类结构件加工变形有限元仿真的适用性。基于"先切断"理论,提出了一种"沿轮廓深度优先"走刀方式,结果表明,该走刀方式有效降低了加工变形。     

基于ABAQUS软件二次开发的大型曲面薄壁件加工变形预测

针对无法连续模拟大型曲面薄壁件铣削加工变形的问题,利用Python脚本语言对ABAQUS软件的前处理模块进行了二次开发,通过开发的切削力动态加载Python脚本程序,解决了大尺寸曲面薄壁件加工变形的预测问题。实例模拟计算表明,仿真结果符合实际规律,证明利用有限元二次开发技术可以较好地预测大型曲面薄壁件的加工变形,为其在其他领域的应用提供了参考。     

涡轮叶片切削参数研究与仿真

为解决涡轮叶片可选加工参数较多、加工质量与效率难以保证的难题,提出一种涡轮叶片的五轴加工工艺。利用解析分析的方法建立切削力理论模型,对比验证切削力经验公式的模型精度。结合工件受力变形有限元模型,选取优化后的切削参数,并利用可视化软件实现对叶片无偏摆点铣与侧铣程序的编制与仿真。可视化仿真结果表明：该加工工艺及参数下,可获得加工精度较高的叶片表面;点铣法加工精度较高,通用性强,与侧铣法相比效率较低。铣削试验结果表明：仿真表面结果与试验表面在变化规律上吻合良好,证明了所提工艺与参数的有效性,提升了涡轮叶片的制造精度与效率。     

Deformation prediction and error compensation in multilayer milling processes for thin-walled parts

Deformation prediction and error compensation are effective approaches to improve machining accuracy in milling thin-walled parts. In this paper, it is considered that the machining deformation of the previous layer will influence the nominal cutting depth of the current layer. Therefore, a dynamical model is established to predict the deformation in multilayer machining a thin-walled part. The coupling relation between cutting force and machining deformation is taken into account using iterative computation. The dynamical model is validated by comparing the simulation result with the experimental one. A new approach of active error compensation is proposed, in which the machining error is compensated at each layer. By comparing the simulation results of compensation at the last layer with the results of compensation at per-layer, a conclusion is drawn that compensation at per-layer makes smaller machining errors and the errors are more uniform.     

钛合金侧铣加工残余应力与变形研究北大核心

为研究加工残余应力对钛合金薄壁结构变形的影响,利用有限元软件建立2D切削模型,分析每齿进给量与刀具刃口半径对加工表面残余应力的影响。利用切削仿真得到的残余应力对薄壁件进行变形仿真分析;分别以每齿进给量0.06、0.08 mm进行闭腔侧铣试验。结果表明:与实测值相比,仿真表面残余应力误差约为20%、最大变形量误差约为12%。所提方法具有一定的可靠性与可行性。     

Study on deformation of titanium thin-walled part in milling process

Machining of thin-walled parts is a key process in aerospace industry. The part deflection caused by the cutting force is difficult to predict and control. In order to predict the cutting deformation of a titanium alloy Ti6Al4V thin-walled part in milling process, in this paper, the three-dimensional finite element models of a helical tool and a thin-walled part with a cantilever are established. In the simulation process, milling chips are formed along with the introduction of the friction model between cutter and chip and the chip separation method. Using the established three finite element models, milling process is simulated. With the simulation cutting parameters, milling experiment is carried out. Consequently, a comparison of the results between the simulated and experimental cutting deformation are obtained. The results show that the established finite element models are accurate and can be used to predict cutting deformation.     

飞机钛合金接头零件耳片槽加工方法研究

飞机钛合金接头类零件耳片槽加工一直困扰着航空制造企业。针对飞机钛合金接头零件耳片槽加工难点,深入分析导致耳片槽加工质量差的原因,并对钛合金接头零件耳片槽加工进行了多种加工验证,提出一种去应力式耳片槽常规加工方法,并设计一套用于接头零件加工的铣削装置,在实现钛合金耳片槽快速加工的同时,有效保障了接头零件耳片面表面质量,消除了接头零件耳片收口现象。     

基于有限元分析的薄板零件铣削加工误差分析与补偿技术研究

分析了薄板类零件的工艺特点和加工难点,针对薄板类零件加工中的变形,用ANSYS有限元分析软件进行了定量分析。将有限元软件的分析结果,与三坐标测量机的测量结果进行比较,证明了基于有限元分析的误差分析方法是合理的。对加工误差的补偿方法作了简单分析,并提出了研究方案。     

基于VERICUT的虚拟龙门加工中心建模和仿真关键技术研究

为减少零部件试切,检验数控工艺合理性,构建了虚拟龙门加工中心。研究了龙门加工中心运动,阐述了侧面铣头运动由旋转中心和换刀点控制,提出了虚拟机床侧面铣削运动构建方法,可实现各角度侧面铣。搭建了虚拟加工环境,通过零件仿真加工,完成了零件顶面及4个侧面的铣削加工,验证了数控代码的正确性,检验了数控工艺合理性,减少了零件试切,缩短了开发周期,仿真结果表明虚拟龙门加工中心的正确性。