薄壁件加工过程优化仿真技术研究

发布时间：2017-03-22 08:11

  本文关键词：薄壁件加工过程优化仿真技术研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】： 航空薄壁件结构复杂、刚性差,在夹紧力和切削力作用下容易产生较大的加工变形,难以保证工件较高的加工精度。因此,围绕低刚度零件,采用有限元仿真等方法,研究薄壁件加工过程优化技术,对加工精度的提高有着重要的理论意义和实用价值。 本文以航空中小型薄壁件为对象,采用仿真分析与试验研究相结合的方法,从不同优化角度分析了加工精度的提高方法,包括薄壁件加工过程中的装夹优化、切削参数优化以及路径补偿优化方法,具体研究工作如下: 研究了中小型薄壁件装夹方案的优化方法。建立了以最小化关键面上装夹变形引起的形位误差为目标函数的装夹优化数学模型,分析了基于有限元分析软件(ABAQUS)的装夹方案优化流程和关键问题,基于优化模型和优化流程完成了装夹方案的优化。 在装夹优化的基础上,对薄壁件加工过程切削参数优化进行了研究。建立了薄壁件分层铣削变形预测动态模型,在此基础上,分析和比较了不同切削条件下的工件加工变形的大小与变化趋势,采用遗传算法与有限元仿真相结合的方法优化了薄壁件加工过程中的切削参数。 为了进一步减少加工误差,在装夹优化和切削参数优化的基础上,研究了薄壁件路径补偿的优化方法。根据路径补偿的原理提出了完全补偿和优化补偿两种路径补偿方法,并建立了路径补偿优化模型,分析和比较了补偿前后的加工误差。进行了试验加工,经过与有限元仿真结果的比较,验证了有限元分析模型和优化模型的正确性和有效性。 为了实现快速优化过程,在深入研究ABAQUS二次开发方法的基础上,完成了用于加工过程优化的快速仿真平台的开发,该平台有效地集成了装夹优化、加工变形预测、切削参数优化和主动路径补偿及优化等功能,为实现参数化分析运算提供了友好的用户交互界面。
【关键词】：薄壁件 有限元 装夹优化 变形预测 切削参数优化 路径补偿优化
【学位授予单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2008
【分类号】：V261.2
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-11
• 第一章 绪论11-17
• 1.1 本课题背景及意义11-12
• 1.2 本课题的研究现状以及存在的问题12-15
• 1.2.1 国内外研究现状12-14
• 1.2.2 现有研究的不足14-15
• 1.3 本课题的研究内容及章节安排15-17
• 第二章 薄壁件装夹方案优化技术研究17-34
• 2.1 工件定位、夹紧概述17-20
• 2.1.1 工件的定位17-19
• 2.1.2 工件的夹紧19-20
• 2.2 薄壁件装夹方案优化模型20-26
• 2.2.1 最优化理论20-21
• 2.2.2 优化变量设计21
• 2.2.3 装夹方案优选的数学模型21-25
• 2.2.4 装夹方案优选的流程25-26
• 2.3 装夹变形仿真技术26-30
• 2.3.1 有限元方法概述26-28
• 2.3.2 装夹变形仿真建模研究28-29
• 2.3.3 基于ABAQUS 的装夹变形仿真过程29-30
• 2.4 实例分析30-33
• 2.5 本章小结33-34
• 第三章 薄壁件加工变形预测及切削参数优化技术研究34-57
• 3.1 薄壁件加工变形概述34-35
• 3.2 薄壁件加工过程仿真的关键问题35-39
• 3.2.1 有限元模型的几点假设35-36
• 3.2.2 切削力的加载36-37
• 3.2.3 材料的去除37-38
• 3.2.4 分层铣削模型38-39
• 3.3 薄壁件加工变形预测模型的建立39-44
• 3.3.1 动态模型39-41
• 3.3.2 变形预测的参数化建模41-44
• 3.4 薄壁件加工切削参数的优化44-49
• 3.4.1 遗传算法45-47
• 3.4.2 切削参数优化模型的建立47-48
• 3.4.3 遗传算法优化切削参数的实现48-49
• 3.5 实例分析与试验验证49-56
• 3.5.1 仿真预测变形值与试验加工变形值的比较49-52
• 3.5.2 不同工艺参数下的加工变形分析52-55
• 3.5.3 切削参数优化的结果55-56
• 3.6 本章小结56-57
• 第四章 薄壁件路径补偿优化技术研究57-67
• 4.1 加工变形补偿机理57
• 4.2 路径补偿方法57-63
• 4.2.1 完全补偿58-59
• 4.2.2 优化补偿59-63
• 4.3 实例仿真分析与试验验证63-66
• 4.3.1 完全补偿63-64
• 4.3.2 优化补偿64-65
• 4.3.3 试验验证65-66
• 4.4 本章小结66-67
• 第五章 加工过程优化快速仿真平台开发67-78
• 5.1 开发工具67
• 5.2 系统模块与功能67-71
• 5.3 系统接口与界面设计71-77
• 5.4 本章小节77-78
• 第六章 总结与展望78-80
• 6.1 总结78-79
• 6.2 展望79-80
• 参考文献80-84
• 致谢84-85
• 在学期间的研究成果及发表的学术论文85

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 高尚兴;陈美夫;;高效永磁同步电动机气隙磁通波形系数研究[J];现代商贸工业;2011年17期

2 杜世勤;;磁场调制式磁力齿轮及其有限元计算[J];上海电机学院学报;2011年03期

3 靳宏;金龙;;220kV棒形悬式合成绝缘子电场有限元分析[J];贵州大学学报(自然科学版);2011年03期

4 张发民;;基于ANSYS/LS-DYNA的齿轮传动冲击特性仿真分析[J];机械传动;2011年09期

5 肖祖旺;谢峰;;基于有限元法的直流并励电动机转速波动分析[J];电机技术;2011年03期

6 彭海军;吴卫玲;陈遵银;;钹式换能器结构参数有限元设计[J];海军航空工程学院学报;2011年03期

7 王琳;刘慧芳;;二阶双曲方程有限元解的最优误差分析[J];河南机电高等专科学校学报;2011年02期

8 李铭;张政;龚君来;;基座变形与船体壳板的匹配性分析[J];舰船科学技术;2011年08期

9 黄骏;马雁云;;医疗加速器治疗床以及旋转臂的受力分析[J];机械工程师;2011年08期

10 王海娇;王大国;熊巨华;谭国焕;;基于特征线的N-S方程算子分裂有限元法[J];中国科学:技术科学;2011年08期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 葛军;丁龙章;陈水福;;预应力混凝土框架计算的整体有限元方法[A];计算机技术在工程建设中的应用——第十一届全国工程建设计算机应用学术会议论文集[C];2002年

2 徐华;马瑞芳;陈建明;贾培发;;几种典型单元剖分结果的绘制方法在复合动力学环境可视化仿真(CDE-VSIM)系统中的应用[A];1999年中国智能自动化学术会议论文集（下册）[C];1999年

3 朱菊芬;牛海英;季文峰;;参考面单元模式及其在分层梁振动分析中的应用[A];复合材料：生命、环境与高技术——第十二届全国复合材料学术会议论文集[C];2002年

4 吴永前;吴时彬;伍凡;;大型轻质反射镜加工支撑状态的有限元分析研究[A];现代光学制造技术论文集[C];2002年

5 徐红艳;陆燕;李忠;;地球同步轨道辐射制冷器热分析[A];上海市制冷学会2005年学术年会论文集[C];2005年

6 罗承刚;;CZ14型压电加速度传感器机电耦合仿真分析[A];四川省电子学会传感技术第九届学术年会论文集[C];2005年

7 刘欣;;单位分解有限元方法求解应力强度因子[A];数学·力学·物理学·高新技术研究进展——2006（11）卷——中国数学力学物理学高新技术交叉研究会第11届学术研讨会论文集[C];2006年

8 殷有泉;吴向军;刁建快;蒋阗;单文文;;水力压裂支撑裂缝对储层应力场的影响和重复压裂产生新缝的可能性[A];面向国民经济可持续发展战略的岩石力学与岩石工程——中国岩石力学与工程学会第五次学术大会论文集[C];1998年

9 刘学晨;陆伟东;刘伟庆;周石磊;;门前设置聚氨酯泡沫塑料对防护门抗爆性能影响的数值分析[A];第一届全国工程安全与防护学术会议论文集[C];2008年

10 吴逸群;李志成;;概率弹粘塑性动力有限元方法及其应用[A];岩土力学数值方法的工程应用——第二届全国岩石力学数值计算与模型实验学术研讨会论文集[C];1990年

中国重要报纸全文数据库 前10条

1 安世亚太 雷先华;某型战机RCS计算简报[N];中国航空报;2005年

2 本报记者　 杨熙明;汽车梦圆会有时[N];湖南日报;2006年

3 本报记者 杨熙明;让“中国制造”更加响亮[N];湖南日报;2005年

4 张晓薇;车亮青春年华[N];中国航空报;2005年

5 记者　李大庆;让计算机硬件性能发挥到极致[N];科技日报;2007年

6 本报记者 胡启林;航空工业工艺复杂 所需机床多为五轴联动[N];中国工业报;2008年

7 安世亚太 雷先华;ANSYS高性能并行计算[N];中国航空报;2005年

8 齐芳;我科学家研制成功高性能计算软件平台[N];光明日报;2007年

9 通讯员 齐焕君;吴学仁荣膺国际大奖[N];中国航空报;2000年

10 记者 李大庆;有限元程序自动生成系统升级换代[N];科技日报;2002年

中国博士学位论文全文数据库 前10条

1 赵亚平;钢筋混凝土梁损伤诊断的振动模态分析方法[D];中国农业大学;2005年

2 陈锦江;轴承数字化设计及其在高速陶瓷球轴承结构设计中的应用[D];天津大学;2004年

3 苏哈布;开孔钢板剪力键的性能研究[D];同济大学;2007年

4 刘梅林;节点间断伽辽金有限元方法及其在计算电磁学中的应用研究[D];南京航空航天大学;2011年

5 胡姝芳;哈密顿系统有限元方法的长时间性质研究[D];湖南师范大学;2012年

6 杨军征;有限体积—有限元方法在油藏数值模拟中的原理和应用[D];中国科学院研究生院（渗流流体力学研究所）;2011年

7 赵国忠;变分迭代方法及Lagrange坐标系下的间断有限元方法研究[D];中国工程物理研究院;2011年

8 易利军;非齐次Dirichlet边值问题的h-p型有限元方法[D];上海师范大学;2010年

9 赵海滨;我国上市公司可转换债券定价研究[D];华中科技大学;2004年

10 赵荣国;楔环连接结构静力接触行为与动力学特性研究[D];中国工程物理研究院;2004年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 陈运鑫;小型超导磁体的电流引线及脉管制冷机研究[D];浙江大学;2007年

2 寇志起;用有限元方法计算向列相液晶盒中的指向矢分布[D];河北工业大学;2002年

3 邢帆;小比例掺量纳米粒子及氧化锌晶须对PP-R树脂力学改性研究[D];西南交通大学;2005年

4 李健;连续刚构桥梁施工控制静力分析及程序设计[D];昆明理工大学;2005年

5 龚安栋;卫星太阳能帆板的有限元分析[D];国防科学技术大学;2004年

6 常春影;门式起重机结构动态特性分析[D];大连理工大学;2006年

7 胡芳芳;纤维（FRP）约束混凝土柱力学性能研究[D];长安大学;2005年

8 黄锰钢;一个新型的抛物线索单元及其验证[D];福州大学;2006年

9 李朝红;CS板式结构建筑温度效应研究[D];天津大学;2004年

10 王家主;长大纵坡沥青路面材料组成设计与性能研究[D];武汉理工大学;2006年

  本文关键词：薄壁件加工过程优化仿真技术研究，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：261162