《內撐約束大型薄壁迴轉體零件加工變形與振動機理研究》是依託大連理工大學,由劉海波擔任醒目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：內撐約束大型薄壁迴轉體零件加工變形與振動機理研究
- 依託單位：大連理工大學
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：劉海波
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
航空航天等重大工程領域的高端裝備中存在一類大型複雜薄壁迴轉體零件，其性能要求高、製造周期長、加工難度大。對該類零件外廓面進行切削加工，常利用脹胎式夾具在其內部支撐，並儘量使得工件與夾具緊密貼合。在該內撐約束狀態下，工件-夾具界面形成了極其複雜的接觸關係，致使裝夾後工件應力分布不均勻、工件與夾具貼合狀態不一致，進而誘發加工中的零件變形和切削振動。本項目針對內撐約束下大型複雜薄壁迴轉體零件加工過程中的幾何保持性和加工穩定性控制難題，通過揭示內撐力約束作用機理、強耦合多因素對加工變形與振動的作用機制，建立內撐約束下大型複雜薄壁迴轉體零件加工精度演變規律模型，研究裝夾內撐力最佳化、工件應力分布和貼合狀態測量、基於中面變形幾何學的加工形變表示、時變模態誘導的加工振動分析等新方法、新技術，並以火箭噴管等為典型件進行綜合實驗和套用驗證。研究工作對於提升大型複雜薄壁零件精度控制技術水平具有積極意義。
結題摘要
航空航天等重大工程領域的高端裝備中存在一類大型複雜薄壁迴轉體零件，其性能要求高、製造周期長、加工難度大。對該類零件外廓面進行切削加工，常常利用脹胎式夾具支撐其內部，並使得工件與夾具緊密貼合。在該強內撐約束狀態下，工件-夾具界面形成了極其複雜的接觸關係，致使裝夾後工件應力分布不均勻、工件與夾具貼合狀態不一致，進而誘發加工中零件變形和切削振動。 項目針對大型薄壁迴轉體類複雜薄壁件高質高效加工難題，開展了強內撐約束下薄壁零件加工變形與振動機理研究，主要研究工作包括：在內撐定位與多點夾持約束分析基礎上，提出了預應力約束控制的大型迴轉體薄壁件安裝方法，設計了內胎曲面支撐的工裝夾具構形，提高了系統剛性；建立了平面應力超聲檢測的應力-聲時解耦通用模型，提出了傅立葉插值和高斯函式局部細化的亞納秒聲時高精度計算方法，對比“濾波-相關分析-包絡”的常規方法，聲時計算精度提高了31%；發明了薄壁件靠模裝夾貼合狀態超聲檢測與評估方法，發明了一種對稱徑向注液、雙層多孔篩整流與反圓弧導流的新型超聲噴流器；建立了基於中面形變幾何學的複雜薄壁件加工變形表示模型，提出了面向多工步測量-加工的整體幾何面形誤差勻化方法、基於關聯柔度係數預估的局部回彈變形補償方法；建立了“刀具-工件”系統多自由度時域離散動力學模型以及薄壁件時變模態的敏度分析模型，提出了基於結構動力修改的薄壁件頻響函式反演方法；提出了基於品質因子的薄壁件加工狀態信號特徵辨識與智慧型診斷方法，實現了對顫振敏感分量的準確辨識。 以液體火箭發動機噴管、大型發射筒段等為典型件，提出了大型薄壁零件剩餘壁厚可控數位化加工方法，開發出噴管加工專用軟體系統；提出了基於多過程參量線上反饋的大型筒體-端框精確對裝方法，設計了多點內撐裝夾系統；均獲得工程套用，得到了航天製造企業的一致認可。 本項目研究工作對於提升大型複雜薄壁零件精度控制技術水平具有積極意義。
