● 摘要
蒙皮切边是飞机蒙皮制造中承接成形与装配的关键中间工艺环节。基于可重构柔性工装的蒙皮数控切边技术属于新一代蒙皮数字化制造工艺，保证工艺系统刚度是该技术实际应用的难点之一。针对该问题，本文对柔性工装夹持下的蒙皮切边的有限元仿真技术进行了深入研究，分析了影响加工稳定性的因素，并建立了融合于整个切边加工过程的工艺知识库。建立基于柔性工装夹持的蒙皮切边有限元仿真系统。设计了仿真系统的功能结构，研究了仿真过程中的关键技术，利用单元生死实现了铣削仿真；利用ABAQUS的二次开发平台，通过深入研究其开发机制，基于脚本语言Python编制了仿真系统操作界面，为预测切边轨迹的应力、振动等情况奠定基础。为了给仿真分析提供精确的铣削力，采用基于单位铣削力系数的铣削力理论模型，进行正交铣削力实验，通过对实测力与预测力的同相化处理，获得铣削力系数，建立了航空铝合金蒙皮材料2024-T3的铣削力预测模型，与实测结果对比后发现，该模型可以较为准确的预测铣削力。提出了加工稳定性的评判标准。针对某型号飞机的典型蒙皮零件进行切边仿真实例分析，探讨了影响切边加工稳定性的因素及其影响规律。结果表明工装布局对加工精度及应力分布的影响很大，在铣削路径周围工装分布越紧密，加工稳定性越好；所研究的加工参数对蒙皮切边路径上振动和残余应力的影响均近似线性，以每齿进给量的影响最为明显，最后推导了特定条件下关键点Z向位移与加工参数的关系公式。仿真分析也表明本文建立的仿真系统可以预测柔性夹持下的蒙皮切边过程的应力、振动，从而为该技术的生产实际应用提供了技术保障。最后以蒙皮切边刀具为例，建立了融合于整个加工过程的蒙皮切边工艺知识库系统。探讨了知识库存储语言XML的特点，利用树形结构存储知识库的底层内容，随后采用样式表XSLT对内容进行显示转换，最后利用DOM接口，通过获取内容、定位及插入的一系列步骤完成对知识库内容的扩充。