数控卧式内腔加工专机联合仿真建模与分析

为构建内腔加工专机高保真度模型,建立机电耦合联合仿真伺服控制模型。通过伪随机序列创建激励信号,基于特征识别方法建立各轴指令位置和实际光栅位置间的传递函数,通过最小二乘法辨识出传递函数参数,并建立联合仿真模型。仿真结果表明:直线轴指令、旋转轴指令与仿真结果间最大误差分别为4.0×10^(-3)mm,4×10^(-15)°,满足工程应用的精度要求。

航空整体结构件铣削加工变形预测研究

为了揭示航空框类整体结构零件铣削加工的变形行为,提出了一种基于接力计算模型的航空整体框结构零件铣削加工全过程物理仿真方法,阐述了接力计算的基本原理,设计了接力计算系统的完整框架.基于以上接力计算系统,通过将零件加工工艺信息转化为有限元仿真计算信息,采用有限元模型对整体框结构零件进行了铣削加工全过程数值模拟.模拟综合考虑了材料毛坯内初始残余应力、切削载荷、加工顺序和走刀路径等因素.通过铣削加工实验验证了建立的有限元模型的正确性.研究结果表明,基于接力计算的数值模拟方法是研究航空整体结构零件铣削加工变形的有效方法,可正确预测零件加工变形.

航空铝合金铣削加工中切削力的数值模拟研究

为了弥补当前斜角切削数值模拟多采用直线刀刃的不足,结合立铣加工的实际情况,提出了适合立铣加工的螺旋齿单刃斜角切削有限元模型,进而对航空铝合金7050-T7451进行了铣削加工切削力的数值模拟研究,得到了切削力值。通过铣削力实验测得了同样切削条件下的铣削力值,数值模拟结果与实验值比较吻合,从而证明所建立的有限元模型是正确的,可用于预报铣削力值。铣削加工切削力的数值模拟研究为航空铝合金切削加工的工艺参数优化、刀具的合理选择及其优化设计奠定了基础,同时也为进一步有效控制整体结构件的加工变形提供了新的研究手段。

数控卧式内腔加工专机动力学建模及仿真分析

针对数控卧式内腔加工专机的动力学特性,基于子结构法进行了机械系统动力学建模,通过有限元仿真验证所建立模型的正确性。通过拉格朗日方程建立整机动力学方程,采用吉村允孝法求出专机各子结构间的结合面动力学参数,应用有限元软件对机床三维CAD模型进行模态分析,将获得的结果与解析法求解结果进行对比,两者的最大相对误差为7.42%。结果表明:所建立的动力学模型可以有效模拟内腔加工专机的动力学特性,为之后进行专机的数字孪生研究奠定基础。

航空铝合金高速铣削加工的有限元模拟

研究了铣削加工模拟所涉及的切削层的等效简化、工件材料的流动应力模型、刀屑接触面的摩擦模型和热传导控制方程等关键技术,并针对铣削加工的特点,建立了铣削加工模拟的有限元模型,基于此模型对高速铣削加工航空铝合金7050-T7451的切削力、应力和温度进行了有限元模拟.通过铣削力实验测得了同样切削条件下的铣削力值,其值与数值模拟结果比较吻合,证明了所建有限元模型的正确性,从而也表明了采用此模型进行的应力和温度的模拟结果是可信的.铣削加工有限元模拟研究为铝合金切削加工的工艺参数优化、刀具的优选和工艺规划奠定了基础.

高速硬加工中切屑成形的有限元模拟

为了研究AISI4340钢高速加工中切屑形成机理,建立了高速加工的有限元模型.该模型采用Johnson-Cook(JC)模型作为工件材料模型,采用JC破裂模型作为工件材料失效准则,刀-屑接触摩擦采用可自动识别滑动摩擦区和黏结摩擦区的修正库仑定律,并采用任意拉格朗日-欧拉方法实现切屑和工件的自动分离.利用建立的有限元模型模拟了四种切削条件下的材料加工,分析了切屑形成过程,模拟得到了不同切削条件下的切削力,并对其进行了比较.研究结果表明,在高速加工条件下形成了不连续状切屑,不连续状切屑形成机理与基于自由表面破裂的锯齿状切屑形成机理不同.

铝合金高速铣削机理三维仿真建模与分析

为了研究铝合金7050-T7451高速铣削机理,建立了能反应实际铣削状态的斜角切削有限元模型。该模型采用双刃螺旋立铣刀进行模拟,模拟过程考虑刀具的进给运动和旋转运动,工件材料模型通过高温拉伸实验与高速压缩实验得到,刀-屑接触摩擦采用可自动识别滑动摩擦区和粘结摩擦区的修正库仑定律,切削温度模型等效为窄带热源。采用建立的有限元仿真模型模拟了铣削过程中的切屑成形状态,分析了应力、应变和温度分布情况以及铣削力值。研究结果表明,铝合金高速铣削加工形成连续带状切屑,最大应力发生在第一变形区,切屑形成时应变最大,最高温度出现在刀、屑接触部位,模拟得到的铣削力可以接受。

航天典型结构件数控加工高效装夹技术研究

针对复杂、细长、薄壁航天产品装夹次数多、装夹繁琐、效率低下等问题,设计了基于气动原理的快速装夹系统。该系统包括夹紧力理论计算、气路设计、夹紧机械工装和控制系统设计。通过夹紧力理论计算,确定了气缸数量。基于并行设计原理设计了夹紧气路。采用组合夹具式思路设计了夹紧工装。基于DSP技术,实现了控制系统设计。采用该系统对某典型结构件进行了数控加工,零件加工质量和尺寸精度满足设计图样要求。研究结果表明,设计的装夹系统可以高效、可靠地实现零件装夹。

基于切削力建模的结构件高效铣削加工技术

为了揭示铝合金切削机理,实现铝合金结构件的高效加工,采用工艺试验和理论分析相结合方法研究了铝合金结构件加工过程中的切削力模型。利用建立的切削力模型计算了给定切削参数下的切削力,分析了某典型结构件翼面侧壁加工的受力情况,由受力分析可知,采用准高速段切削参数加工翼面可保持较小的切削力,有利于控制侧壁的加工变形。加工实例表明,该翼面可以进行高效加工,并可得到良好的加工质量和精度。

特殊五坐标数控机床后置处理技术研究

针对五轴加工中心Willemin W428加工时工件不能偏置工作台回转中心安装,且由于机床B轴回转轴线与主轴轴线不相交,五轴联动加工NC程序生成困难等问题,对该加工中心五坐标后置处理技术进行了研究。研究内容包括该加工中心的五个坐标值的计算方法、后置处理器的开发以及采用C++编程对后置处理得到的NC程序的验证。最后通过偏心圆锥零件五坐标联动加工实例验证了该加工中心后置处理技术的正确性。

绿色产品与可持续消费观

要成功地推行绿色产品 ,消费观念的改变至关重要。本文在分析绿色产品内涵的基础上阐述了绿色产品的四项评价指标及一种评价方法 。

航空铝合金高速铣削加工的三维数值模拟

针对当前高速切削加工中模拟直角和斜角的有限元模型将变厚度切削层、螺旋形刀刃分别简化为等厚度切削层和直线形刀刃的不足,采用更接近实际的三维螺旋齿铣刀模型和变厚度切削层模型,对航空铝合金7050-T7451进行了高速铣削加工数值模拟,得到了铣削过程的切削力、切削温度及切屑形状.通过高速铣削实验测得了切削力,在相同的切削条件下模拟结果与实验结果比较吻合,切削温度及切屑形状也与实际相符.研究表明,三维螺旋齿铣刀模型和变厚度切削层模型可以准确模拟高速铣削加工过程,能够进一步用于研究切削参数与切削力、切削热之间的关系,进行切削参数及刀具寿命优化.

铝合金三维铣削加工的有限元模拟与分析

针对铝合金材料7050T7451的铣削加工,将刀具视为刚体,前刀面和切屑间的摩擦定义为材料流应力的函数,采用商业有限元软件DEFORM3D,建立了能够反应实际铣削状态的三维铣削模型.利用该模型模拟了切屑的形成过程,获得了与实际切屑相似的屑形.通过分析铣削过程中的三维铣削力的变化,揭示了刀-屑的接触长度.对应力、应变和切削温度分布的分析表明,应力主要集中在第一剪切区,而应变和温度的最大值在刀-屑接触面上.

国产数控机床动态精度技术现状与对策

高档数控机床是支撑航空、航天及能源工程等领域零件加工的关键装备。当前我国已经可以设计和制造各种结构型式的高档数控机床,但是机床的性能与国外先进产品相比仍然存在一定差距,其中高速下的动态误差大是主要差距之一。将动态误差定义为进给轴执行器末端位置相对于指令位置的偏差,并划分为闭环内动态误差和闭环外动态误差两部分。以某国产数控机床为对象,对动态误差进行测量和分离,呈现出动态误差的各种表现形式。在此基础上,有针对性地分析各种形式动态误差的成因,归纳国内外相关研究工作,指出围绕动态误差我国需要聚焦的研究方向。

激光选区熔化成形AlSi10Mg合金构件致密度和力学性能研究

研究了激光功率、扫描速度和扫描间距对激光选区熔化成形AlSi10Mg合金试块致密度的影响,并采用固溶时效工艺对拉伸试样进行热处理,分析了热处理对力学性能的影响规律。结果表明,激光功率对SLM成形AlSi10Mg合金的致密度影响较大;试件的横向抗拉强度略低于纵向,但屈服强度略高,且横向伸长率显著高于纵向。热处理后的SLM成形AlSi10Mg合金构件横向与纵向力学性能相当,均优于AlSi10Mg合金典型拉伸性能。

激光选区熔化成形SiC_P/AlSi10Mg复合材料工艺及性能研究

为研究激光选区熔化(SLM)成形技术制备SiC颗粒增强AlSi10Mg复合材料的成形机理,开展了SLM成形工艺参数(扫描间距、扫描速度)对致密度、机械性能等影响情况的研究。结果表明:所制备试样中SiC增强颗粒分布均匀,并与基体具有连续相容的冶金结合界面。当激光扫描速度从900 mm/s升高到2 100 mm/s时,在不同的扫描间距下,复合材料试样致密度均随之降低;当扫描间距在0.09～0.12 mm内变化时,在不同的扫描速度下,致密度变化趋势并不一致;在激光功率490 W、铺粉层厚0.04 mm、扫描间距0.12 mm、扫描速度900 mm/s时,制备的SiC颗粒增强AlSi10Mg复合材料试样得到最佳综合性能(相对密度99.1%,显微硬度198.7 HV_(0.2),抗拉强度341.9 MPa);在该最佳工艺参数下,成功制备出复杂结构的薄壁零件。研究为SLM成形SiC_P/AlSi10Mg复合材料在航空航天和空间领域的应用提供了理论基础和实验依据。

基于Pro/E的多轴联动数控加工进给速度控制技术研究

多轴联动数控加工进给速度对零件加工质量与刀具磨损有重要影响。首先分析了多轴联动数控加工进给速度的特点,研究了进给速度控制技术与进给速度后置处理方法,并以Pro/E为平台实现了某型号零件多轴联动数控加工。加工实例表明,提出的进给速度控制技术和NC程序后置处理方法可有效保证零件加工质量。

基于物理学的铣削过程仿真关键技术

为了预测零件加工变形,基于铣削加工有限元理论,构建了基于物理学的铣削加工过程仿真环境,研究了刀位轨迹离散、材料去除、网格自适应生成及动态网格数据维护等关键技术的处理.针对刀具的每次进给运动,系统自动检测刀具和工件毛坯网格相交的区域,通过网格自适应求精、粗化和删除以及有限元分析计算,模拟真实的铣削加工过程.该仿真环境可综合考虑加工参数、刀具路径等因素对零件加工变形的影响,优化加工工艺,保证加工精度.

便携式氮气冲洗装置控制系统设计

为了解决目前航天产品氮气冲洗工艺中存在的问题,设计了一种基于C8051F040单片机的便携式氮气冲洗装置控制系统。该系统利用触摸屏输入各项氮气冲洗工艺参数;通过Modbus通信协议将相关数据传送至单片机;最终通过单片机实现电磁阀的自动控制和过程数据的采集,完成氮气冲洗工艺。应用结果表明,该系统体积轻便、操作简单、测量数据准确、可靠性高,具有良好的推广价值。

基于绿色制造的金属切削用量的优化

阐述运用绿色制造的理论和方法对制造企业的经济效益和社会效益协调优化。重点探讨基于绿色制造的金属切削用量 (v,f,ap)在T ,Q ,C ,R ,E目标下的R ,E目标函数和优化模型 ,并对此模型进行分析 ,得到一种基于绿色制造的金属切削用量 (v,f,ap)