一种加工薄壁壳体零件的复合浮动式工装设计

为解决某大型薄壁壳体零件在加工中存在的变形、震颤等问题,通过对零件结构和工艺进行分析,从零件加工工艺安排和装夹方案等方面采取了措施,并根据加工过程中存在问题对工装夹具进行优化,设计了一款电动轻型复合浮动式工装。工装采用分体式空心结构、轻型材料和自动化控制方式,解决了零件的加工变形和震颤问题,保证了零件的加工质量。设计的工装对产品的不同加工状态、不同壁厚具有较强的自适应性,也对相同结构不同材料的产品具有较强的自适应性,进一步扩大了工装的应用范围,降低了产品的生产成本,提高了零件的生产效率,为类似产品的加工提供了思路与方法,具有一定的推广应用价值。

薄壁壳体零件的数字化制造研究

针对薄壁壳体的数控加工,通过计算机辅助设计与制造解决壳体零件表面复杂、各项精度要求高的问题,并通过调整切削加工时的工艺参数、加工策略等解决薄壁易形变的问题,以期为后续相同类型零件的数控加工提供借鉴。

易变形薄壁壳零件的数控加工技术

文章对影响薄壁壳零件数控加工质量的各种因素进行了深入分析,包括切削力、热变形、机床精度、装夹方式等。从工艺参数、夹具设计和机床性能3个方面入手,提出一系列优化策略,以有效降低薄壁壳体零件的加工变形,从而大幅提升薄壁壳体零件的加工精度,为数控加工提供新思路、新方法,促进我国产业技术进步与品质提升。

薄壁壳体构件复合加载试验及参数监测平台设计及应用

围绕复杂服役环境下某装备薄壁壳体构件失效模式不清和寿命评估困难等问题,研发复合加载试验及参数监测平台。通过静力加载装置和振动夹具组合设计的内平衡加载方式对薄壁壳体施加静力载荷,有效解决温湿振环境下力加载的解耦难题;通过多综合应力环境参数控制和监测系统集成设计,实现多应力监测和控制一体化功能。该平台能够赋予薄壁壳体构件相应的温度、湿度、力和振动环境,也能实时对温度、湿度、力、振动和应变等信号进行监测和记录,有效模拟装备更为真实的工作状态,为装备研制和考核提供有力支撑。

薄壁壳体构件力振耦合试验装置设计及应用

为满足某装备薄壁壳体构件在不断重复高/低载荷条件下可靠性试验需求,采用螺杆挤压随形工件的内平衡加载方式设计力加载装置,在振动环境下进行可行性验证,表明该装置满足薄壁壳体构件在(1~350)Hz频率范围内的力振耦合加载需求。

压缩机薄壁壳体的夹具设计

材料强度低的薄壁异形零件,且公差带窄,精度稳定性(Cp≥1.67)要求高,是机加领域中最为头疼的难题。通常遇到此类零件的加工,机床的选型及夹具的设计是工艺设计中的核心,工程师们为此付出了巨大的心力,也各自都有一些心得体会。本文作者以一款压缩机壳体加工为例,介绍不同的工装设计对加工精度的影响。

航空发动机薄壁壳体零件柔性化制造技术要点及应用实践

柔性加工设备系统在航空发动机薄壁壳体零件的制造中发挥着关键作用。为提高柔性制造系统在航空发动机零件加工效率、产品质量稳定性和机床设备利用率方面的作用,文章分析柔性制造系统的优势,探讨航空发动机薄壁壳体零件柔性化制造技术的要点,并通过实例分析对柔性化制造技术的应用效果进行分析和探索。结果显示,柔性化制造技术能够有效减少零件工时,提高设备利用率和产品质量。

冲击载荷作用下薄壁壳体零件力学行为分析

传统基于静力学的强度设计方法,不能完全反映薄壁壳体零件在冲击载荷作用下的破坏情况。本文研究薄壁壳体零件在冲击载荷下的破坏形式及其特点,对比准静力学法、直接积分法、大质量直接法和模态叠加法几种常用方法,分析在冲击载荷下薄壁壳体零件的应力分布,为冲击载荷作用下薄壁壳体零件的强度设计提供理论依据。

钛合金薄壁壳体强旋热力耦合有限元分析

钛合金薄壁壳体强力热旋是一个多因素耦合作用下的复杂成形过程。合理的有限元模型建立是获得该成形过程中温度场、应力场和应变场等信息的关键,从而为揭示其成形机理、合理选择工艺参数和提高成形质量提供依据。在合理地施加温度边界条件模拟外加热源,并考虑各种热效应的基础上,基于通用有限元软件ABAQUS的dynamic、temp-disp和explicit模块建立符合实际的钛合金薄壁壳体强旋热力耦合三维弹塑性有限元模型,分析TA15钛合金薄壁壳体热旋过程中温度场、应力场、应变场和壁厚的分布及旋轮圆角半径对贴模性能的影响。结果表明,摩擦生热和接触换热的作用使在旋压区沿厚度方向形成较大的温度梯度,产生明显的不均匀变形;等效应力最大值前期大多在圆角过渡区,后期大多在旋轮与板料接触区,且后期板料表面出现应力集中;越靠近零件口部,不贴模趋势越明显;随着旋轮圆角半径减小,贴模性能越好。

铝合金大型复杂薄壁壳体旋压研究进展

大型复杂薄壁壳体是航空航天等高技术产业迅速发展的迫切需求,带横向内筋大型复杂薄壁壳体是其中的典型代表。然而,带横向内筋大型复杂薄壁壳体多道次复合旋压却是一个多因素耦合作用下的复杂塑性成形过程。作者采用数值模拟和实验相结合的方法,以铝合金带横向内筋大型复杂薄壁壳体为代表,建立大型复杂薄壁壳体复合旋压全过程仿真平台与模型,研究不同条件下大型复杂薄壁壳体复合旋压及其特征结构旋压过程中的不均匀塑性变形行为和成形缺陷的形成机理。揭示不同塑性变形行为对工件内筋质量的影响规律,获得对不同塑性变形行为有决定性影响的因素,确定合理的毛坯、工艺和旋轮参数的选择准则。研究结果对发展大型复杂薄壁壳体精确成形技术具有重要的理论意义和实际应用价值。

大型复杂薄壁壳体多道次旋压过程中的壁厚变化

基于ABAQUS/Explicit和Standard建立的包含回弹与退火的大型复杂薄壁壳体多道次旋压全过程模拟模型,分析了该过程中壁厚的分布与变化及工艺参数对壁厚的影响规律。结果表明,壁厚减薄经历了剪切减薄和拉薄两个阶段,壁厚剧烈减薄部位位于旋轮后方的环带并向工件口部移动,而且其值逐渐减小;壁厚沿工件母线方向分布不均匀,沿周向分布较均匀;回弹对壁厚的分布影响不大。摩擦系数在一定范围内的增大,可以有效地抑制第一道次旋压过程中壁厚过度减薄的发生,使壁厚分布更均匀;而旋轮进给比对工件壁厚的影响与摩擦系数的作用相反。在后续道次旋压过程中,工件壁厚差随着摩擦系数的增大先减小后增大,随着旋轮进给比的增大逐渐减小。这些结果可为大型复杂薄壁壳体多道次旋压成形参数的确定和优化设计提供理论依据。

铝合金大型复杂薄壁壳体多道次旋压缺陷形成机理

铝合金大型复杂薄壁壳体旋压是多道次、多参数耦合作用下的复杂非线性过程,该过程中易出现反挤、鼓包、破裂等缺陷。采用实验和有限元模拟相结合的方法,分析这些缺陷的形成机理。结果表明,过大减薄率引起的旋轮前方金属隆起是导致反挤、鼓包、环状剥离及周向开裂的主因,过高的芯模转速会导致周向开裂和鳞状剥离等缺陷。提出了相应的缺陷防止措施,即采用24%以内的减薄率可以避免旋轮前方金属的严重隆起;限制芯模转速过高,以避免周向开裂和鳞状剥离等缺陷的发生。采用这些措施旋制出了合格的铝合金大型复杂薄壁壳体。

基于正交优化的异型薄壁壳体强力旋压成形有限元分析

为了揭示工艺参数对异型薄壁壳体强力旋压成形过程的影响,采用正交试验优化设计方法安排模拟仿真方案,基于ABAQUS/Explict平台对不锈钢1Cr18Ni9Ti曲母线形件旋压成形过程进行了三维弹塑性有限元模拟研究。分析了旋轮进给比、旋轮圆角半径、旋轮安装角和旋轮与芯模之间的间隙对该成形过程壁厚差、切向拉应力和周向压应力的影响显著性次序以及影响规律,并获得了优化的工艺参数。结果表明,旋轮与坯料之间的间隙是决定工件壁厚均匀性的最重要因素;旋轮进给比和旋轮圆角半径分别对工件的起皱和拉裂倾向影响最显著。减小上述工艺参数的值均可使工件壁厚分布更均匀;随着进给比的增大,拉裂和起皱倾向逐渐减小;增大旋轮与坯料之间的间隙,起皱倾向增大,而拉裂倾向先增大后减小;旋轮圆角半径增大,拉裂和起皱倾向均增大;增大旋轮安装角,起皱倾向逐渐增大,拉裂倾向逐渐减小。

大型复杂薄壁壳体第一道次旋压成形质量分析

为优化大型复杂薄壁壳体第一道次旋压的工艺参数,基于ABAQUS平台建立了大型锥形件实体单元仿真模型,二次开发实现了实体单元的壁厚和贴模度输出功能,分析了坯料直径及成形区与成形外端相互作用对大型锥形件强旋成形的影响.同时采用正交试验设计安排模拟方案,研究了工艺参数对大型锥形件强旋成形质量的影响规律,得出了较优的工艺参数组合.结果表明:旋压间隙是最重要的影响因素,零偏离附近的成形质量最好;稍大的旋轮圆角半径有利于降低大型锥形件强旋过程中出现局部失稳和拉裂的可能性;稍大的旋轮进给比有利于改善大型锥形件的壁厚均匀性和贴模性、减小壁厚偏差和出现局部失稳的可能性.

旋压间隙对大型复杂薄壁壳体多道次旋压中第二道次成形质量的影响

文章研究旋压间隙对大型复杂薄壁壳体多道次复合旋压的影响。通过采用导入第一道次旋压卸载回弹后工件形状尺寸与场变量信息的方法,建立了包含回弹和退火的第二道次旋压成形实体单元模型。研究了旋压间隙对大型复杂薄壁壳体第二道次成形质量的影响。结果表明:①随着旋压间隙的增加,成形高度先增加后减小,不同旋压间隙下大型双锥形件小锥角段均不同程度地存在局部壁厚减薄现象;随着旋压间隙的增加,周向压应力和切向拉应力减小,因此起皱和拉裂的可能性减小。②在大型复杂薄壁壳体多道次的旋压过程中,第一道次必须尽量减薄,形状尽量逼近后续道次成形形状。基于数值模拟结果确定的实验方案,获得了满足终旋要求的大型复杂薄壁壳体旋压预成形件。

薄壁壳体件装夹变形机理有限元分析与控制

针对薄壁壳体件刚性较差,对表面平面度要求较高,而制造过程中极易产生装夹变形的难题,本文以典型的铝合金航空材料构件为例,采用有限元分析方法,对装夹过程中的薄壁壳体件装夹方案进行了优选,主要模拟了在集中载荷与均布载荷作用下,装夹位置、装夹顺序及加载方式对薄壁壳体零件产生变形的影响,结果表明夹紧力分步施加为较优方案,可以有效控制薄壁壳体零件变形,进而提高平面度。在相同装夹顺序、加载方式下,施加均布载荷优于施加集中载荷,并对均布载荷时采用垫铁的厚度进行了优化。

旋轮参数对异型薄壁壳体强力旋压成形的影响

异型薄壁壳体强力旋压是一种复杂的塑性成形过程,研究旋轮参数对该过程的影响,可为相关成形参数的确定和优化设计提供理论依据。采用基于ABAQUS/Explicit平台建立的异型薄壁壳体强力旋压三维有限元模型,研究揭示了旋轮圆角半径、旋轮安装角、旋轮进给比对该成形过程中的切向和周向应力及壁厚的影响规律:减小旋轮圆角半径或进给率、增大其安装角,均可减弱甚至消除旋轮前方的金属堆积,从而使工件壁厚分布更均匀。

2A12铝合金薄壁壳体的近净成形加工技术研究

采用温挤压制坯与温冲压成形相结合的近净成形加工技术,对壁薄且外形复杂的2A12铝合金小型外壳体进行精密成形加工。将圆柱体坯料放入箱式加热炉内加热至(400±20)℃并保温一定时间,用猪油作润滑剂,在YX32-100型四柱液压机上进行温挤压制坯,然后在J23-63型冲床上进行温冲压成形。成形加工的2A12铝合金薄壁外壳体锻件,其内腔表面粗糙度达到Ra0.8～1.6,内腔侧壁与底面的圆角小于R0.2 mm,内腔尺寸精度高且一致性好,无砂眼、毛刺、裂纹和折叠等缺陷;锻件除两端面留有加工余量外,其余部分不再后续切削加工就可以达到外壳体零件的尺寸精度、表面质量和形位公差等要求。

异型薄壁壳体强力旋压三维有限元模型的建立

基于ABAQUS/Explicit平台,在解决建模过程中有关旋轮定位、旋轮运动轨迹确定、连续变壁厚坯料壁厚定义的实现等关键问题的基础上,建立了异型薄壁壳体强力旋压三维弹塑性动态显式有限元模型。基于该模型研究发现:在成形过程中后期,旋轮前方易于出现金属堆积,从而使后方材料拉薄,尤其是靠近工件口部的部位壁厚剧烈减薄。提出了通过控制坯料局部厚度和旋轮与芯模间间隙的方法来改善成形过程中金属堆积和壁厚过度减薄现象。

防止薄壁壳消失模铸件变形的措施

采用消失模工艺生产薄壁壳体铸件 ,常因泡沫模样易变形而导致铸件尺寸超差 ;结合某壳体零件的生产实践 ,介绍了防止泡沫模样变形和减轻铸件变形的几项措施 :如从模具设计、成型工艺和填砂振动紧实参数方面进行控制 。