高温合金大型管件自适应加工工艺模型研究

航天发动机中许多大型管路构件由高温合金制成,对高温合金曲面构件进行精密机械加工是实现航天发动机燃气管路系统减质的重要途径。然而,这类零件常采用热锻工艺加工毛坯,该工艺加工后的构件具有变形大、难切削的特点,二者共同作用加剧了机械加工的复杂度。国内外学者在自适应加工理论、曲面路径规划算法、模型重构方法等方面开展了理论与试验研究,取得了诸多成果。目前,对于高温合金自适应加工变形分析与误差补偿理论解析方法尚不明确,精确物理模型重构技术尚不成熟,工程应用尚未普及。为此,针对锻压成形后的高温合金管件毛坯机械加工领域,提出一种基于模型设计基准的快速配准方法和基于内曲面的精确配准算法、结合曲面数字化测量技术,完成大型管路构件自适应加工工艺模型重构,并通过加工试验验证技术可行性。

增材制造内腔流道超声辅助磨粒流光整研究

通过研究超声振动磨粒的运动作用,结合内腔流道磨料流动仿真试验,开展增材制造零件内腔流道超声辅助磨粒流加工研究。对AlSi_(10)Mg铝合金打印成型的流道进行仿真,计算出其磨粒流加工的最优工艺参数为加工压力10 MPa、磨粒270目、磨料浓度60%。对比施加与不施加超声辅助磨粒流加工后直弯组合流道内腔表面形貌,发现施加超声振动可更好地去除增材制造零件的表面缺陷,但对于深度较大的凹陷处球化效应去除有限。施加超声辅助后磨粒流加工效率和零件表面质量得到提高,在超声波频率20 kHz、工具头振幅30μm、加工时间360 s的最佳工艺参数组合下,直管段表面粗糙度R_(a)降至0.1655μm,弯管段表面粗糙度R_(a)降至0.3718μm。

双机器人协作轴孔装配力柔顺控制技术研究

轴孔精密装配是加工制造业中常见的装配形式,其完成过程同时存在位置约束和力约束关系,因此采用工业机器人实现轴孔自动装配一直是具有挑战性的热点问题。首先分析了轴孔装配过程插孔阶段的典型的单点接触和双点接触受力模型,并针对不同的接触状态提出了机器人整体力调控策略;其次在基于位置的阻抗模型基础上,建立对环境位置和刚度具有自适应效果的力柔顺控制模型,通过仿真验证了控制模型可以消除力跟踪过程的系统稳态误差;然后建立了主从式双机器人协作轴孔装配模型,并进行轴孔装配仿真实验,在不同的机器人位置和姿态误差下验证双机器人协作装配的力位控制效果;最后搭建主从式双机器人装配实验平台,验证自适应力柔顺控制模型和主从式协作模型的可行性。

飞行器引气系统预冷器动态模型搭建及辨识研究

飞机发动机引气作为热端气体,经引气系统预冷后,用于座舱温度调节及机翼防冰。为了实现数字化智能控制,建立精准的预冷器控制模型,从而提高飞机引气系统的温度控制精度、响应速度和稳定性。重点研究了飞机引气系统中的预冷器动态模型参数辨识,利用有限元法建立了预冷器换热过程偏微分方程,分析了预冷器的换热机理。通过建立预冷器热端、冷边及间壁偏微分方程分析了预冷器换热性能的影响因素。通过辨识36组工况下的预冷器时间常数,搭建36点正交实验,从而拟合预冷器时间常数,并与实测结果进行了对比,验证了动态模型的拟合精度和模型真实性,从而用于仿真实验及控制器设计。