虚拟制造技术在航空航天领域及应用.pdfVIP

虚拟制造技术在航空航天领域的应用 苏鹏1，殷小亮2 【1 中国空i导弹研究院制造I程部，河南洛m 摘要 5才能杖发现，R自E通a复的物Ⅲ试验或者T8师的经验得…台4的设计目I艺参数。导致制始样机和M验扦机衍段使占 据T新产品研制的丈∞H^力Ⅻ物力。随着科学技术的发展，虚拟制☆技术托航空航天领#∞应用mI目越束越广。车女采用 制造．得出T旨4的加II艺参数，碱少T物E实验的次数，极大的减少7新产品制的成本和周期。 关键目虚拟制造Simufaet．有限元仿真 1引言 中国的航空航天事业经过半个多1十纪的发艘，从无剑有、从弱到强，不断实现新的历史性踌越。但随 着朴会的进步以及科学技术的笈展，传统的导弹研制路线已经不能满足国防T_业的粒展。虚拟制造是率先 由美国提出的一种全新概念，被认为是2l世纪的全新制造技术。虚拟制造是实际制造过程在计算机上的模 拟，是采用计算机仿真与虚拟现实技术，在高性能计算机和高速网络的支持F的冉同T。作。虚拟制遗的最 终13标是反作川丁实际％0造过程，川米指导生产实践。因此，虚拟制造是实际制造的抽象．实际制遗是虚 拟制造的实倒。 随着高精度有限元技术被成功廊川下村料加【。T艺的研究中，为准确分析旋压、钣金刊UK及拉仲等I 艺过程中材料的变形规律以及优化成形j艺参数提供了高技和高精度的数值方法和手段。有限元模拟对减 少试验次数和模具费州，提高设计技率减少开发周期都发挥了重人的作用。有艇元模拟已经成为现代材料 加工工艺分析的最重要手段。而Simufact软件是一款集成众多成熟非线性的弹塑性有限元软件，在金属材 料的塑彤加J二领域有着J泛应川。 2有限元建模 由于本次旋压件为直筒形．一般住满足计算要求的前提’F，选取旋压小段来建直几何模型，由局部 观整体。折弯和拉伸工艺相对简单，变形区集中在折弯圆角部分H及拉伸圆角部分，影响产品质量的因素 较少，钣盘拉伸和折弯完全按照实际建模。下幽1为在Simufact中建立的三维模型。儿何模型也可以直接导 入CAD软什的数字模型， 汁算模型按照实际加丁过科施加边界条件。给旋轮施加释向速度，选择常剪切摩擦模型进15亍计算，旋 轮圆角半径R-5ram、旋轮直径D250mm。仿真参数的选择由粗到细，第一次仿真计算按相关资料选取 范围内的较人值，如转速选取250r／rain，摩擦因子选取07，进给速度为4rends。然后通过仿真结果，再适 当的调整参数，进行下步的仿真，直到得山较为合理的r艺参数为止。 飘’蠡 §。嶙翻‘ 在slmufact÷建i的=维模型 3仿真结果分析 3．1强力旋压仿真 通过对相关参数的设定，时管坯进行旋压工艺有限元仿直，蚓2(a)为旋压一段后，坯料中等教塑性应 118 瓠I◆。13覃’闺～’ 进给比和芯轴转速是旋压中比较重要的两个工艺参数，这两个参数的合理匹配在旋压上艺的选取中极 为重要，在本次仿真分折中，由于在第一次计算中两千工艺参数匹配不台理，归结为进给比过大。在其斤 降低进给比后便得到r较好的仿真结果。图4为旋压中进给比和转速匹配不台理所造成的缺陷。当进给速 度降低为25mm／g时，旋压出的管材质量较4mm／s时有较大改善，因而在后期的方仿真分析中，进一步降低 了进给速度，得到了比较合理的J=艺参数。 通过对不同工艺参数进行计算机仿真，在计算机上实现虚拟制造，并对计算结果进行分析，进行试验 验证，最终得l-,JT合理的工艺参数。由于在计簟机上对生产过挫进行再现，极大舶减少了物理实验次数， 减少了样机试验阶段巨大的人力物力投入，缩短了研制进程。 3．2钣盒拉伸仿真 拟不同压边力对拉伸工艺的影响，可以得到台理的压边力，从而人量藏少工程师进行试验的时间。而且通 过仿真可以预Ⅻ9不同J况下坯{4成彤后是否出现踺赔，以及对摸具及工艺参数作出优化。 目5为摩擦系数分别为005、0 1、0．2时坯料中等技颦性府变的分布云图。通过分析不同摩擦系数下的 模拟结果，可以得到合理的摩擦系数，从而对实际生产中的润滑剂选择起到指导作用。 fN ‘aJ J『、m^50∞ c1)’¨∞^100∞