本成果从当前航天航空复杂零部件制造的磁流变柔性装夹技术入手,重点开展高性能加工系统适应性评价与工艺质量控制方法研究,成果应用于航空航天、国防等高性能结构件加工领域,也可拓展至船舶、新能源及核工业等高精密加工领域。同时,本技术还基于磁流变柔性装夹系统,建立了切削多场信息-刀具磨损-加工质量的关系模型,并利用加工动态应变的非接触 DIC测量方法,提出了基于多传感交互感知的加工状态检测方法,形成了一套智能在线监测控制平台及系统。最后,还结合理论分析与实验设计建立了多工序残余应力与切削力热载荷量化关系,形成了磁流变柔性装夹的多工序加工应力释放机制,并确定了薄壁件残余应力主动控制的体积及能量评价指标,为多特征薄壁件残余应力分布匹配及质量调控方法的确定提供了理论与实验支撑。
本技术提出了一套面向航天航空产品加工的机械/磁流变复合柔性装夹关键技术、数控装备综合性能检测及工艺适应性评价技术、装夹工艺系统一体化动态特性测试方法以及残余应力主动调控方法。其中柔性磁流变系统主要包括装夹主体结构、磁流变液、机械定位夹持、磁场系统、在线测试传感器及控制系统等部分,配套对应的零部件装夹性能分析软件系统。本技术可实现自适应装夹,根据被加工零部件结构特征,快速调整装夹方案,刚度较强特征采用机械支撑,柔性填充各复杂形状,对薄弱特征填充自主配置的磁流变液进行自适应辅助支撑,加工时施加磁场进行零部件夹持,并结合加工工艺参数进行力、振动等参数进行测试。通过优化模型进行反馈及调整磁场强度等要素,实现高性能零部件加工质量的优化控制。
评价单位:“科创中国”上海科技服务团 (上海市科学技术协会)
评价时间:2023-08-29
于忠海
上海市机械工程学会
常务副理事长兼秘书长/教授
综合评价
项目围绕航天航空复杂构件高性能加工质量控制等关键问题,开展了系统的理论与技术研究和工程应用工作,取得了如下创新性成果:
(1)提出了一套面向航天航空复杂构件加工的磁流变柔性装夹工艺方法,开发了磁流变柔性装夹系统,改进了多工序复杂特征装夹适应性。
(2)提出了高端装备综合性能检测及复杂构件加工工艺适应性评价方法,解决了加工系统综合性能评价的难点问题,结合加工复杂度评价指标、薄壁变厚度等要素设计了“X”型标准件,形成了航天集团及企业标准规范
(3)提出了多传感交互感知的加工状态检测方法,实现了加工状态的闭环控制,自主研发了基于磁流变柔性装夹配套的 DIC 应变检测平台,并形成了一套智能在线监测控制平台及系统(4)建立了磁流变柔性装夹的多工序加工应力释放机制,提出了以残余应力体积及能量场模型为优化指标的残余应力调控方法,实现了多特征残余应力的匹配。建议后续进一步加强航天航空、汽车、机床等领域的推广应用。
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