航天型号典型结构件数字化加工技术研究

论文摘要

航天型号零件的结构复杂,技术要求高。如何克服加工技术瓶颈,提升加工效率和质量已成为将产品快速装备部队的主要难题。开展航天型号典型结构件数字化加工技术的研究与应用,可以实现航天型号零件的高效加工,提升加工质量和效率,全面提高产品的制造技术水平。本课题针对航天型号典型结构件——翼面类零件,开展了数字化加工技术的综合应用研究工作。对翼面类零件进行了加工特征和工艺性分析,提出工序复合加工方法已经成为主要发展趋势;对翼面类零件的加工变形和材料切削性能进行了分析。以Pro/E软件为平台,研究了翼面类零件的三维CAD造型和CAD/CAM集成应用方法,并对CAM五轴加工的后处理方法进行了研究。研究了基于CAD/CAM的虚拟仿真加工系统的体系构架、机床建模和功能;以VERICUT软件为平台,针对翼面类零件,研究了虚拟仿真加工环境的建立和切削参数优化技术。最后通过一个具有共性特点的航天型号翼面零件,开展了数字化加工技术在航天型号典型结构件中的综合应用研究与验证,并对验证效果进行了分析与评价。通过课题研究,突破了航天型号典型结构件数字化加工技术中的若干关键技术,积累了翼面类零件的数字化加工经验。目前研究成果已成功应用于多个航天型号结构件的加工,取得良好效果,提升了航天型号的机械制造能力。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题背景与需求
• 1.2 数字化加工技术概述
• 1.2.1 计算机辅助设计技术
• 1.2.2 CAD/CAM 集成技术
• 1.2.3 数控加工仿真及优化技术
• 1.2.4 数控加工技术
• 1.2.5 后置处理技术
• 1.3 本论文的研究意义
• 1.4 章节安排
• 第二章 国内外现状综述
• 2.1 国内外现状描述
• 2.1.1 我国航天制造技术的发展现状
• 2.1.2 国内外数字化制造 CAD/CAM 集成应用技术研究现状
• 2.1.3 国内外数控加工技术研究现状
• 2.2 国内外现状分析
• 2.3 发展趋势
• 2.4 本论文的研究目标与内容
• 2.4.1 研究目标
• 2.4.2 主要研究内容
• 第三章 航天型号典型结构件的结构特点与工艺性分析
• 3.1 翼面类零件的结构特点
• 3.1.1 结构复杂
• 3.1.2 设计要求高
• 3.2 翼面类零件的工艺方案
• 3.2.1 传统的普通铣床加工方法
• 3.2.2 五轴加工中心的工序复合加工方法
• 3.3 典型结构件的加工变形分析
• 3.3.1 翼面零件的装夹变形分析
• 3.3.2 翼面零件在加工过程中的受力变形分析
• 3.4 翼面类零件的材料切削性能分析
• 3.4.1 切削力实验研究
• 3.4.1.1 实验设计
• 3.4.1.2 实验结果
• 3.4.2 铣削力数学建模
• 3.4.3 翼面类零件的材料切削性能分析结果
• 3.5 本章小结
• 第四章 航天型号典型结构件的 CAD/CAM 集成技术应用
• 4.1 CAD/CAM 平台的选择及主要特点
• 4.2 基于 Pro/E 软件的航天型号典型结构件 CAD/CAM 集成技术应用
• 4.2.1 翼面类零件的三维CAD造型
• 4.2.1.1 Pro/E 软件的实体特征造型过程
• 4.2.1.2 实体特征的构建方法
• 4.2.1.3 翼面类零件的造型方法确定
• 4.2.2 翼面类零件的 CAD/CAM 集成应用
• 4.3 典型结构件的 CAM 五轴加工的后处理方法
• 4.3.1 后置处理算法求解
• 4.3.2 后置处理器开发与验证
• 4.4 本章小结
• 第五章 典型结构件的数控加工仿真和切削参数优化研究
• 5.1 基于 CAD/CAM 的虚拟仿真加工系统的体系构架
• 5.1.1 虚拟仿真加工系统的三个层次
• 5.1.2 虚拟仿真加工系统的两个用户界面
• 5.2 虚拟仿真加工系统中的机床建模
• 5.3 虚拟仿真加工系统的功能
• 5.3.1 虚拟仿真加工系统功能框架
• 5.3.2 虚拟仿真加工系统的功能模块
• 5.4 基于 VERICUT 软件的翼面类零件数控加工仿真和参数优化研究
• 5.4.1 基于 VERICUT 软件的翼面类零件虚拟仿真加工环境的建立
• 5.4.1.1 构建数控机床仿真系统的一般过程
• 5.4.1.2 数控机床仿真加工工作流程
• 5.4.1.3 翼面类零件的虚拟仿真加工环境
• 5.4.2 基于 VERICUT 软件的翼面类零件切削参数优化研究
• 5.4.2.1 VERICUT 软件的优化方法
• 5.4.2.2 基于 VERICUT 软件的优化数学模型
• 5.4.2.3 翼面类零件的优化方法建立
• 5.4.3 基于 VERICUT 软件的翼面类零件的数控加工仿真与优化工作流程
• 5.5 本章小结
• 第六章 航天型号典型结构件的数字化加工应用实例
• 6.1 翼面的加工特征与工艺性分析
• 6.1.1 翼面的零件模型
• 6.1.2 翼面的设计精度要求
• 6.1.3 工艺方案分析
• 6.1.3.1 加工机床的确定
• 6.1.3.2 工件毛坯的确定
• 6.1.3.3 装夹方案的确定
• 6.1.3.4 工艺流程的确定
• 6.1.3.5 工艺参数的确定
• 6.2 基于 Pro/E 软件的翼面 CAD/CAM 集成技术应用
• 6.2.1 翼面的三维 CAD 实体造型
• 6.2.2 翼面的 CAD/CAM 集成应用
• 6.2.3 刀位轨迹文件的后置处理
• 6.3 翼面的数控加工仿真和切削参数优化
• 6.3.1 翼面数控加工仿真环境的建立
• 6.3.1.1 数控机床概述
• 6.3.1.2 数控加工虚拟仿真环境的具体构建步骤
• 6.3.2 翼面数控加工的切削参数优化
• 6.3.2.1 建立典型零件刀具专家库
• 6.3.2.2 建立翼面的刀具优化库
• 6.3.2.3 实施加工参数优化
• 6.3.2.4 翼面加工的优化结果分析
• 6.4 利用 DMU60P 五轴加工中心实现翼面的实际加工
• 6.5 本章小结
• 第七章 总结与展望
• 7.1 总结
• 7.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士期间发表的论文