变形顺应的薄壳零件装夹方法

发布时间：2021-07-18 20:50

　　在航空航天、国防军工等领域中广泛使用一类轻质、高性能的薄壁回转类零件。鉴于此类薄壁回转类零件往往工作于高速、过载的极端工况,所以要求该薄壁回转类零件不仅要有足够的强度和刚度,还要保证较高的功能要求,而在零件材料确定的情况下,功能要求的保证依赖于加工的精密程度。在薄壁回转件的加工过程中,由于薄壁回转类零件整体刚度较低、柔性较大,在装夹过程中极易产生较大的装夹变形且该装夹变形几乎都具有非规则特征,不仅影响了薄壁零件的高质量加工,同时也大大制约了加工效率的提高。因此,设计该薄壁回转类零件的可靠装夹装置以及研究控制薄壁回转类零件装夹变形的方法,得到顺应均匀的工件装夹变形具有较高的理论及实际工程应用价值。本文以典型薄壁回转类零件为研究对象,以实现工件装夹变形的顺应均匀为主要研究目标,通过设计符合薄壁回转类零件复杂加工要求的稳定可靠装夹装置,结合基于位置误差及定位稳定性约束的优化目标,进行定位元件的位置参数优选。基于有限元分析方法,利用商业数学软件建立基于工件变形均匀系数的目标函数,优化得到工件装夹变形顺应均匀约束下的夹紧元件位置参数。本文的主要研究内容如下:首先,设计一种可在二维回转工作台或机械... 

【文章来源】：大连理工大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：79 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 研究背景与意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 薄壁零件装夹方法研究现状
        1.2.2 夹具优化设计技术研究现状
    1.3 研究目标
    1.4 本文研究内容及章节安排
2 薄壁回转件测量加工一体化装夹装置设计
    2.1 机床夹具的一般设计步骤
    2.2 薄壁回转件装夹装置的设计原理及要求
        2.2.1 薄壁回转件零件加工工艺分析
        2.2.2 薄壁回转件装夹装置设计要求
    2.3 测量加工一体化夹具的结构设计
        2.3.1 测量加工一体化夹具定位夹紧总成设计
        2.3.2 测量加工一体化夹具体设计
    2.4 测量加工一体化夹具的具体实施
    2.5 工程图绘制
        2.5.1 装配图的绘制
        2.5.2 零件图的绘制
    2.6 本章小结
3 薄壁回转件刚柔结合的位置误差建模
    3.1 工件刚性阶段建模分析
        3.1.1 夹具-工件系统接触简化方法
        3.1.2 工件-夹具系统接触刚度求解
    3.2 工件柔性阶段建模分析
        3.2.1 工件静力平衡方程的建立
        3.2.2 工件稳定性模型
        3.2.3 坐标转换矩阵的求解
        3.2.4 工件-夹具系统总体刚度矩阵求解
    3.3 工件夹紧阶段接触力模型的建立及求解
        3.3.1 摩擦锥约束线性化
        3.3.2 接触力模型的求解
        3.3.3 接触力实验验证
    3.4 工件稳定系数求解
    3.5 基于刚柔结合的工件位置误差求解模型
    3.6 本章小结
4 薄壁回转件变形顺应均匀的关键技术研究
    4.1 装夹变形均匀化的数值计算过程分析
    4.2 装夹变形均匀化计算的关键问题求解
        4.2.1 薄壁回转件的参数化建模
        4.2.2 MATLAB和 ANSYS的联合计算
        4.2.3 夹紧元件位置迭代数据修改
    4.3 基于装夹变形均匀化的夹紧点位置寻优
        4.3.1 变形均匀的目标函数建立
        4.3.2 优化过程及数据结果分析
    4.4 实验验证
    4.5 本章小结
结论与展望
参考文献
附录A 测量加工一体化装夹装置零件图
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]一种薄壁件柔性多点加工工装布局优化技术[J]. 陈禹至,陈蔚芳,施圣杰.  机械制造与自动化. 2018(05)
[2]飞机壁板真空吸盘式柔性装配工装系统设计[J]. 屈力刚,陈国涛,苏长青,季伟,朱平.  沈阳航空航天大学学报. 2014(06)
[3]考虑夹具误差的薄板件全局定位策略优化方法[J]. 赵宏旺,覃维献,张瑞宾.  桂林航天工业学院学报. 2014(04)
[4]薄壁叶片加工变形误差补偿[J]. 董久虎,谌永祥,李双跃,毛鹏枭.  机械设计与研究. 2013(04)
[5]飞机蒙皮吸盘式柔性工装系统研究[J]. 李文强,李贺,段磊,刘纯国,隋阵.  机械设计与制造. 2012(08)
[6]基于GA和FEM的夹具布局和变夹紧力优化设计[J]. 陈蔚芳,陈华,倪丽君.  数值计算与计算机应用. 2009(01)
[7]薄壁件的装夹变形机理分析与控制技术[J]. 秦国华,吴竹溪,张卫红.  机械工程学报. 2007(04)
[8]多重夹紧力及其作用顺序对工件变形的影响分析与优化技术[J]. 秦国华,张卫红,吴竹溪,李阳.  工程力学. 2006(S1)
[9]薄壁弧形件装夹布局有限元优化[J]. 王运巧,梅中义,范玉青.  机械工程学报. 2005(06)
[10]夹紧方案的数学建模及夹紧力的优化设计[J]. 秦国华,张卫红,周孝伦.  机械科学与技术. 2005(04)

博士论文
[1]夹具敏捷设计若干关键技术研究[D]. 陈蔚芳.南京航空航天大学 2007
[2]航空整体结构件加工过程的数值仿真[D]. 董辉跃.浙江大学 2004

硕士论文
[1]曲率急变轮廓分区域变进给速度加工技术研究[D]. 王泠.大连理工大学 2015
[2]薄壁件柔性夹持工装的优化设计研究[D]. 李静.沈阳航空航天大学 2013
[3]基于遗传算法的夹具布局与夹紧力同步优化技术[D]. 周孝伦.西北工业大学 2005



本文编号：3290340