薄壁结构件毛坯去应力分析与铣削加工变形有限元模拟研究

薄壁件在航空航天领域应用广泛,其制造精度直接决定了装备的服役性能。然而,由于热处理的影响,导致薄壁件在加工之前存在残余应力。如果控制不当极易导致零件超差。因此,本文以7075铝合金板材为研究对象,分析了残余应力在板料淬火与预拉伸时产生的原理。进一步,采用有限元方法作为工具,对7075毛坯在淬火和预拉伸法过程中残余应力的产生进行了模拟。通过模拟发现,当毛坯件被拉伸约3%,塑性应变量约为2.4%时,淬火残余应力消除可达91.2%。在降低残余应力的基础上,本文建立了薄壁结构件铣削加工仿真模型,模拟了多因素耦合作用下的铣削加工变形,并通过铣削实验验证了仿真结果的正确性。

基于截面测量数据的大型卷曲复杂曲面的B样条精确建模方法

针对高性能航空透明件等大型卷曲曲面逆向工程测量的便利性、建模效率与精度的需要,提出了一类大型卷曲复杂曲面的B样条精确建模方法。首先利用高精度激光跟踪仪得到卷曲模型的系列截面数据,采用迭代算法计算出用于数据参数化的点集回转轴线,实现了各截面数据的序化;其次,为保证模型边界的准确性和样条曲面等参数线不发生扭曲,提出了点集的边界延拓方法,形成了双向有序的建模数据。最后,为提高样条曲面的控制点阵列和满足下游加工操作的需要,提出了采用截面扫略技术实现该类大型复杂曲面的单张曲面建模。实例验证了该方法的有效性和可行性。

基于ADAMS的非独立悬架-转向系统动力学仿真

以多体系统动力学理论为基础,利用ADAMS软件,建立了一类四轮驱动车辆非独立前悬架及转向系统的参数化虚拟样机;通过改变悬架有关质量几何参数,进行了大量的动力学仿真计算。分析了柔性元件(橡胶减震元件)对悬架动力学性能的影响,考察了对车辆操纵稳定性、平顺性影响很大的前轮定位参数的动力特性。得到了有关性能参数与车轮定位参数的结果曲线。从而为汽车的设计和制造提供理论依据。

基于ADAMS的非独立悬架-转向系统运动学仿真

以多体系统动力学理论为基础,利用ADAMS软件,建立了一类四轮驱动车辆非独立前悬架及转向系统的参数化虚拟样机;通过柔度矩阵的方法对其进行弹性运动学仿真分析,考察对车辆操纵稳定性、平顺性影响很大的转向轮定位参数的运行特性,从而为汽车的设计和制造提供理论依据。

一种机器人动力学的旋量—矩阵方程

旋量—矩阵方程是将经典力学中的旋量概念以矩阵形式表示的一种动力学方法。结合R W的图论工具 ,可以将旋量—矩阵方法推广到多体系统。利用旋量—矩阵方法进行了四自由度机器人动力学方程的推导。全部推导过程思路简洁 ,便于程式化 。

基于Abaqus的浆液搅拌车驱动轮轮缘的结构应力分析

本文对液下搅拌机器人在水煤浆储罐中工作时驱动轮的动态性能与结构进行了研究,使用有限元分析软件Abaqus对车轮进行了有限元应力分析,其中包括驱动轮选择不同轮齿时冲击应力值的对比。根据对冲击应力仿真结果的分析并结合驱动轮工作环境来选择驱动轮轮缘的轮齿数量。对行走机器人轮系设计有一定的指导意义。

浆液搅拌车驱动轮轮缘的结构应力分析

对液下搅拌机器人在水煤浆储罐中工作时驱动轮的动态性能与结构进行了研究,使用有限元分析软件Ansys对车轮进行了有限元应力分析,其中包括驱动轮选择不同轮齿时冲击应力值的对比。根据对冲击应力仿真结果的分析,并结合驱动轮工作环境来选择驱动轮轮缘的轮齿数量。对行走机器人轮系设计有一定的指导意义。

基于ADAMS的浆液搅拌机器车的运动学仿真

本文对液下搅拌机器人在水煤浆储罐中工作时的运动姿态进行了研究,使用ADAMS软件进行仿真分析,其中包括浆液搅拌车的简化建模、仿真及运动分析。对行虚拟样机设计有一定的指导意义。

浆液搅拌车从动轮转弯运动性能分析

对液下搅拌机器人在水煤浆储罐中工作时从动轮支架(即从动轮)的摆动角度进行了研究,并且对小车从动轮转弯时的运动性能进行了详细分析。提供了确定从动轮距车体尺寸的依据,使小车的结构得到优化。

NAK80塑料模具钢本构关系的试验研究

利用电子材料拉伸试验机、热模拟试验机和分离式 Hopkinson 压杆系统对 NAK80 塑料模具钢在较宽温度范围（25~600 ℃）和不同应变率（700~5 000 s-1）条件下的力学特性开展了系列的试验研究。结果表明：室温下，NAK80 塑料模具钢流变行为对应变率不敏感；相同应变率下（10-2 s-1），其屈服强度和流变应力随温度升高而下降，且高温下热软化效应明显，导致屈服后应变增加而应力下降。以试验数据为基础，拟合了 Johnson-Cook 模型，利用该模型对不同温度和不同应变率下 NAK80 塑料模具钢的流变应力进行预测，与试验数据对比表明，拟合的 Johnson-Cook 模型能够较好的描述 NAK80塑料模具钢的流变行为。

铣削对定向有机玻璃表面应力影响的实验研究

定向有机玻璃因具备良好的韧性、抗银纹性以及抗裂纹扩展性能,被作为典型材料广泛应用于飞机透明件的制造。在定向有机玻璃零件的制造过程中,铣削加工是必要的材料去除手段,然而,铣削加工对定向有机玻璃透明件表面质量影响显著,特别是表面应力,若控制不当将对该类零件服役性能产生负面影响。本文以定向有机玻璃为研究对象,采用不同的铣削方式进行实验,获取样件加工前后的表面应力。通过对比分析发现,端铣对定向有机玻璃加工表面的应力影响较小,更有利于延长定向有机玻璃零件的寿命。

大型复杂曲面透明件非接触在线测量与建模方法

实现了一种对大型复杂曲面透明件的非接触在线测量和建模方法,该方法能够适应航空座舱透明件刚度低、表面易划伤的结构特点。基于五轴数控加工中心,利用光谱共焦位移传感器和数据采集卡,在线记录运行过程中工件表面和机床各轴的位置坐标,对采集的两组数据进行矢量求和,并通过开发软件进行处理,实现了透明件的非接触测量与数学模型的重建。通过实验完成了曲面点云的采集、数据处理以及曲面模型的重构,验证了方法的可行性。

数控加工中多约束进给率规划算法研究

在多轴数控加工中,进给率规划作为一项关键技术,在提高机械零件加工精度方面,扮演着重要的角色,受到了国内外学者的广泛关注。然而,现有的规划方法主要针对的是工艺特性约束,而缺少对机床分轴速度以及分轴加速度约束的考虑。为此,文章基于比例调整策略,提出了一种自适应进给率规划算法。首先,扫描基于NURBS表达的参数加工路径,并在给定的弓高误差、机床分轴速度和分轴加速度等并行多约束条件下,根据解耦模型计算每个采样点处的最大进给率值。然后,采用B样条拟合方法,拟合各采样点处的进给率,以得到初始进给率曲线。最后,利用比例调整策略,对初始进给率曲线进行了调整,完成多约束条件下的进给率的定制。文章采用了二维NURBS曲线路径进行试验验证,试验结果表明,通过文章所提方法,数控加工的弓高误差、机床分轴速度和机床分轴加速度均被限制在了预设范围之内,不仅改善了数控加工的运动特性,也进一步提高了零件的加工精度和加工效率。

基于三角网格曲面的机器人磨削工具姿态光顺优化

目前,网格曲面机械人磨削理论得到了广泛研究,但现有方法所产生的磨削工具姿态往往存在光顺性差、未能兼顾网格曲面局部微分特性等问题,为此,提出了一种基于网格曲面和四元数插值的机器人磨削工具姿态光顺优化算法。首先,通过对网格曲面法矢进行估计,并对网格曲面局部几何特征进行拟合获得相应的曲率信息,实现网格曲面局部微分特性的重构;然后,综合考虑磨削曲面的曲率信息,在曲率较大的关键路径点处进行磨削工具姿态的指定,并采用四元数插值在指定的姿态间生成光顺变化的过渡姿态,以提高磨削过程的运动平稳程度和磨削表面的均匀性。仿真结果和加工实例表明,该算法能够产生光顺性良好和过渡均匀的磨削工具姿态,并且能够很好地适应网格曲面的曲率变化,保证了磨削过程的平稳性和磨削效果的均匀性。

考虑最优方向匹配的高效走刀轨迹生成方法

针对轨迹规划中依据等残留高度规则排列的轨迹往往偏离最优走刀方向的难题,提出一种兼顾方向匹配与走刀行距的高效走刀轨迹生成方法。基于空间曲面与其参数域的对应关系,采样得到不同节点处的最优走刀方向,并结合双线性插值,实现曲面上任意位置处最优走刀方向的快速计算。从最优方向匹配的需求出发,以轨迹单位切向表征其实际方向,建立与理想方向偏离最小的优化函数,通过设定不同加工行距,偏置得到目标轨迹的限制区间,利用遗传算法,搜寻得到目标轨迹的最优表达。算例仿真表明,所提方法可在轨迹高效排布的基础上,显著提高与最优方向的匹配度,继而提升机床的切削性能。

复杂曲面透明件数控加工固定方法研究

航空透明件外形越来越趋向于复杂曲面,给透明件的生产制造增加了难度。透明件的边缘与机身直接接触,其精度将直接影响透明件装配。本文根据透明件的外形和加工要素特点,分析了透明件加工定位的方案,以及复杂曲面透明件各类加工固定方法的优缺点。通过计算和验证方式,确定了透明件加工所使用工装的重要参数,提高了透明件数控加工的效率。

振动试验下金属夹具设计优化方法研究

风挡振动试验夹具设计是当下制造业和工业的基础,也是各项生产加工型企业必须重视的工作流程。笔者根据风挡玻璃的振动试验要求和风挡振动试验夹具使用过程中出现的问题,从夹具的材料选用,通过增加夹具横向和侧向加强加强筋的厚度和宽度,改善各竖向立柱之间设计连接结构改进焊接工艺等措施来加强夹具的强度和刚度。综合多方面对夹具的设计结构进行了优化,通过振动仿真优化了夹具的固有频率,减少了夹具对振动试验的影响。经试验验证,证明该优化方案是实用可行的,对该类型试验夹具的设计具有一定的指导意义。