基于射流流形的复杂空间水射流动态加工性表征体系

批准号:
51675320
项目类别:
面上项目
资助金额:
62.0 万元
负责人:
张仕进
依托单位:
学科分类:
E0509.加工制造
结题年份:
2020
批准年份:
2016
项目状态:
已结题
项目参与者:
曾继跃、蔡红霞、柯分洪、柏余杰、李小华、余西伟、张祥、曾令亮、章伟成
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中文摘要
项目组在前期开发中国第一套具备自主知识产权的五轴联动智能水刀控制系统过程中发现:基于平面的现有水射流加工控制模型只能在较小应用范围内保持精密切割,而通过手动动态控制射流空间运动轨迹,切割精度可显著提高。基于上述发现,本研究提出基于射流流形的复杂空间水射流动态加工性表征体系研究,拟重点研究材料宏观及微观特性对三相射流动力学的反演机理,建立基于材料特性的精确射流流形模型;进一步研究基于水射流切割断面非线性误差的射流动态去误差机理,建立复杂空间水射流动态去误差切割模型;研究复杂空间射流运动轨迹动态控制实现方法,建立复杂空间射流动态控制理论;最后,研究多维度信息优化控制方案,完善水射流精密加工性表征体系建立,实现行业加工精度提升。本研究有望将水射流精密加工厚度范围极大提高,从而为世界各国面临的迫在眉睫的新材料精密加工难题及我国制造业转型升级亟需解决的瓶颈难题提供一种有效解决方案。
英文摘要
In our last research program which is about developping a 5-axis smart waterjet machine, our research team found that, the cutting model built which was based on two dimensions only can cut parts accuratly when the thickness of the part is less than 50mm. However, if the waterjet cutting head is controlled dynamicly, the precision of the cutting can be improved greatly. Based on this observation, we prepare to do some research on representation system building of multidimensional space waterjet based on flow behavior. To finish this research program, some steps will be carried out. Firstly, how material characteristics affect on water jet flow behavior will be researched, and mathymatical model of jet flow behavior will be built. Secondly, how dynamic multimensional space jet acts on target material will be researched.Thirdly, how multidimensional space jet is controlled dynamicly will be researched. Forthly,how multidimensional information is controlled correctly will be researched. Based on the results of this research, precision cutting of abrasive waterjet is expected to get improvement greatly.
本项目针对当前水射流加工过程中所用误差去除模型精度不够高、应用范围小,从而导致这项极具潜力的技术无法应用于精密加工的瓶颈难题,以解决迫在眉睫的新材料水射流精密加工为研究目标,开展了系列研究。系统分析了射流切割材料误差源头,明确了切割头摆动误差及极端切割条件下切割模型不准确导致的误差是两大主要影响因素。研究了切割头摆动误差形成机制,提出了一套摆头误差测量方法。建立在摆头误差测量基础上,研究了摆头误差补偿机制。针对极端切割条件下切割模型不准确现象,系统研究了极端切割条件下的误差形式及切割参数对误差的影响规律,进一步研究了误差去除机制,建立了切割误差去除模型,制定了拐角、短线段等特殊位置处误差去除方案并实现了方案应用。在上述研究基础上,研究了用切缝形貌代替射流流形的可行性,提出了拼块实验新方法,探索了采用激光扫描技术获取切缝三维形貌的技术方案,为射流流形的三维形貌表征奠定了良好基础。在三维流形表征的基础上,提出了柔性刀具切割过程虚拟仿真方法,为后续磨料射流精密加工提供了强有力的工具。项目组建立的摆动头误差补偿模型、极端切割条件下的去误差模型及制定的水射流精密加工优化方案均已在工业上获得应用,并在航空航天和国防军工等关键领域高温合金、钛合金和碳纤维复合材料的关键构件的水射流精密加工中形成了典型应用案例。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
Kinematic error compensation of a double swivel head in five-axis abrasive water jet machine tool
五轴磨料水射流机床双回转头运动误差补偿
DOI:10.1007/s00170-019-03732-z
发表时间:2019-08
期刊:International Journal of Advanced Manufacturing Technology
影响因子:3.4
作者:Zhang Shijin;Chen Binghai;Wu Yuqiang;Chen Ming
通讯作者:Chen Ming
A method to generate AWJ cutting path for a large-size part without well-defined location characteristics
一种为没有明确位置特征的大尺寸零件生成AWJ切割路径的方法
DOI:10.1007/s00170-020-05592-4
发表时间:2020-06
期刊:International Journal of Advanced Manufacturing Technology
影响因子:3.4
作者:Wenkang Zhou;Shijin Zhang;Jieze Xue
通讯作者:Jieze Xue
Exploring a new method to obtain the 3D abrasive water jet profile
探索获取3D磨料水射流轮廓的新方法
DOI:10.1007/s00170-020-05185-1
发表时间:2020-05-07
期刊:INTERNATIONAL JOURNAL OF ADVANCED MANUFACTURING TECHNOLOGY
影响因子:3.4
作者:Zhang, Shijin;Ji, Lidanyang;Zhou, Wenkang
通讯作者:Zhou, Wenkang
Correcting shape error on external corners caused by the cut-in/cut-out process in abrasive water jet cutting
修正磨料水射流切割中切入/切出过程引起的外角形状误差
DOI:10.1007/s00170-019-03564-x
发表时间:2019-07-01
期刊:INTERNATIONAL JOURNAL OF ADVANCED MANUFACTURING TECHNOLOGY
影响因子:3.4
作者:Chen, Ming;Zhang, Shijin;Ji, Lidanyang
通讯作者:Ji, Lidanyang
Correcting shape error located in cut-in/cut-out region in abrasive water jet cutting process
修正磨料水射流切割过程中切入/切出区域的形状误差
DOI:10.1007/s00170-018-3123-2
发表时间:2019-06-01
期刊:INTERNATIONAL JOURNAL OF ADVANCED MANUFACTURING TECHNOLOGY
影响因子:3.4
作者:Chen, Ming;Zhang, Shijin;Chen, Binghai
通讯作者:Chen, Binghai
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