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飞机大型结构件材料去除率高达90%以上,加工完成后松开装夹,工件往往发生严重的弯曲、扭曲及弯扭组合变形。在制造领域已有方法主要基于残余应力预测或检测进行加工变形预测,进而在离线状态下根据变形预测结果优化工艺实现加工变形控制。由于加工变形预测存在大量不确定因素,加工变形的精确控制已成为新一代飞机研制的重大技术瓶颈之一。针对加工变形精确控制难题,本文对大型结构件浮动装夹自适应加工方法进行了深入研究,论文主要工作和创新点如下:(1)针对大型结构件加工变形精确控制难题,提出了能够在加工过程中自适应释放、监测并消除工件变形的浮动装夹自适应加工模式,发明了嵌入压力、位移传感器的浮动装夹装置,将由不确定性因素导致的加工变形精确控制难题转化为基于监测数据的确定性因素问题求解,为加工变形精确控制提供了新的思路。(2)针对浮动装夹自适应加工模式下的定位难题,提出了6+X定位原理与方法,将工件划分为固定装夹区域和浮动装夹区域,建立了基于动态质心的固定装夹区域优化模型,基于遗传算法求解固定装夹区域,解决了加工过程中既要保证工件加工基准又要充分释放加工变形的难题。与已有定位方法相比,采用本文方法工件变形量平均减少60%以上。(3)针对结构件加工顺序自适应规划难题,通过分析加工过程中的大量变形监测数据,发现优先加工变形最大的区域能够使加工变形趋势变缓的规律,进而提出了加工顺序自适应规划策略、加工区域动态划分方法和区域内特征加工顺序优化方法,实现了基于变形监测数据的加工顺序在线自适应规划,与已有加工顺序规划方法相比,采用本文方法加工变形量平均减小30%以上。(4)基于以上研究,开发了大型结构件浮动装夹自适应加工软硬件系统,并在航空制造企业的多个典型框、梁类零件得到了应用验证。结果表明,零件最终加工变形量均能控制在0.05mm/m以内。