基于动态加工特征的航空结构件智能加工关键技术

【类型】学位论文

【作者】刘长青 

【关键词】 智能加工 航空结构件 动态加工特征 数控 工艺规划

【摘要】航空结构件尺寸大,材料去除量大,加工时间长;包含大量的薄壁复杂结构,精度要求高,加工工艺复杂。数控加工过程中制造资源与工件加工状态的不确定性因素多,为航空结构件的数控加工工艺规划效率和过程质量控制提出了新的挑战。针对以上问题,本文对基于动态加工特征的航空结构件智能加工关键技术进行了深入研究,主要成果如下:(1)提出了动态加工特征的概念并建立了动态加工特征模型。动态加工特征不仅定义了特征中间加工状态几何,还包含加工工艺、检测以及监测等非几何信息。针对加工特征信息融合的难点,创建了加工过程中每一时刻特征中间状态几何,基于时序建立了复杂中间加工状态几何与非几何信息之间的关联,为自适应工艺规划和刀轨在线自适应调整奠定了基础。(2)提出了基于动态加工特征的自适应工艺规划模式。基于动态加工特征表达航空结构件加工工艺知识,建立了分布式自适应离线工艺规划和在线工艺调整框架。针对制造资源不确定的问题,基于动态加工特征与Agent实现了制造资源决策、切削参数优化和刀轨自动生成;针对加工过程中的工件变形问题,基于动态加工特征与Function Block实现了实时监测、在机检测与刀轨自适应调整。(3)提出了基于动态加工特征的刀轨在线自适应调整方法。针对切削力引起的弹性变形,研究了特征中间加工状态微分梁刚度计算方法,实时监测切削力,计算切削力引起的弹性变形量并进行实时刀轨补偿;针对残余应力等随机因素引起的塑性变形,在机检测特征中间加工状态,建立了考虑尺寸公差、形位公差和加工余量的中间加工状态是否合格的判定依据,自动创建下一步加工刀轨调整的驱动几何,实现了航空结构件加工过程中刀轨的在线自适应调整。(4)基于以上研究开发了基于动态加工特征的航空结构件智能加工系统,并在国内多家航空制造企业的零件研制生产中得到应用验证。

【学位名称】博士

【学位授予单位】南京航空航天大学

【学位授予年度】2016

【导师姓名】李迎光

【读秀链接】读秀链接