航空复杂薄壁零件智能加工技术

本书依托973课题“复杂薄壁件切削加工过程的演化模型及其自适应进化机制”该课题以机匣、压气机盘为对象，围绕难加工材料复杂薄壁零件切削加工中工况在线学习与工艺过程自适应调整难题，探明工艺系统界面的热力耦合作用与系统响应机制，建立强时变工艺过程的多态演化模型。研究工况特征的在线辨识和“无试切”侦测加工方法，建立描述工况、耦合行为和工件品质映射关系的联想记忆知识模板，通过自主学习实现基于模板的知识积累和工艺模型的自适应进化，为制造装备智能决策单元的构建提供理论支撑。

本书系统地总结丫作者近年来在航空复杂薄壁零件智能加工技术方Iftf的研究成果。全书共6章，第1章至第2章介绍了数控加工模型的发展历程及时变加工过程的多态演化工艺模型，阐述了智能加工技术中系统模型基础。第3章至第5章针对典型航空复杂薄壁零件的加工过程，介绍了作者提出的加工过程的监测与数据处理方法、工艺模型的学习优化方法、加工过程动态响应预测与调控方法。第6章针对薄壁零件加工的残余应力变形预测问题，介绍了作者提出的装夹感知方法。本书内容具有优选性、新颖性，对数控加工、CAD/CAM、智能制造、航空制造工程等领域的科研和工程技术人员具有重要的参考价值，同时也适合作为高等院校相关专业的研究生教材或参考书。

张定华，男，西北工业大学教授，博士生导师。于1996-1999年先后在美国Cornell大学和Rochester大学做高级访问学者。曾任西北工业大学飞行器制造工程系主任、机电学院院长。张定华教授是航空宇航制造工程国家重点学科带头人、工信部航空发动机优选制造技术国防科技创新团队负责人、两机专项制造工艺专业组副组长。主持国家重大专项、973课题、国家自然科学基金重点项目、863课题等重量项目25余项，获重量奖励3项。入选教育部“中国高等学校十大科技进展”1项，入选“985工程”十年建设成就重大标志性成果1项。获授权发明专利40项，发表论文200余篇，培养博士生80余人。 荣获“做出突出贡献的中国博士学位获得者”、“全国教育系统劳动模范”、“人民教师奖章”、“教育部跨世纪优秀人才”、“首批新世纪百千万人才工程重量人选”、陕西省“三秦学者”特聘教授、陕西省“三五人才”、“中国科协西部开发突出贡献奖”等荣誉称号，1993年被评为享受国务院政府特殊津贴专家。兼任国家科学技术奖评审专家、国家杰出青年基金项目的同行评议专家、《Chinese Journal of Aeronautics》、《中国机械工程》编委。先后在机械工业出版社、Springer、国防工业出版社、西北工业大学出版社等出版中、英文专著5部。

第1章绪论/1
1.1数控加工技术/1
1.1.1数控技术发展历程/1
1.1.2数控加工模型的发展阶段/3
1.2智能加工技术/5
1.2.1智能加工技术的内涵/5
1.2.2智能加工的实现途径/5
1.2.3智能加工技术涉及的基础知识/6
1.3本书的内容编排/8
本章参考文献/8
第2章时变加工过程的多态演化工艺模型/10
2.1加工工艺系统的描述/10
2.1.1刀具-主轴子系统动力学模型/11
2.1.2工件-夹具子系统动力学模型/12
2.2加工过程的多态演化模型/13
2.2.1加工过程的定义/13
2.2.2加工过程的时域离散/13
2.2.3多态模型的演化/15
2.3工件几何演化模型/17
2.3.1变形映射方法/17
2.3.2复杂加工特征的变形映射建模方法/23
2.4工件动力学演化模型/29
2.4.1基于结构动力修改技术的工件动力学演化分析/29
2.4.2基于薄壳模型的工件动力学演化分析/30
2.5刀具磨损演化模型/36
2.5.1加工中的刀具磨损/36
2.5.2刀具磨损的演化建模/37
本章参考文献/39
航空复杂薄壁零件智能加工技术目录第3章切削加工过程监测与数据处理方法/41
3.1切削加工过程中的监测方法/41
3.2侦测加工方法/43
3.2.1侦测加工的概念/43
3.2.2侦测加工的实现方法/44
3.3基于铣削力的切深切宽侦测方法/47
3.3.1平均铣削力/47
3.3.2加工过程中的侦与测/47
3.3.3侦测响应方程/48
3.3.4切深切宽的侦测识别/48
3.4铣刀磨损状态的侦测识别方法/51
3.4.1刀具磨损的检测方法/51
3.4.2磨损刀具的铣削力模型/51
3.4.3识别过程分析/55
3.4.4磨损量计算识别/56
3.5基于现场监测数据的切削力系数辨识/57
3.5.1考虑振动条件的切削力预测模型/58
3.5.2考虑振动条件的切削力系数辨识模型/65
本章参考文献/68
第4章工艺模型的学习优化方法/70
4.1加工工艺模型的学习优化方法/70
4.2加工过程数据的时空映射/71
4.3加工误差补偿迭代学习方法/76
4.3.1工件几何信息的在位检测方法/76
4.3.2薄壁件加工误差补偿建模/78
4.3.3薄壁件误差补偿模型求解/79
4.3.4误差补偿系数学习控制方法/83
4.3.5误差迭代补偿方法在薄壁叶片加工中的应用/85
4.4深孔钻削深度迭代学习优化方法/87
4.4.1单步钻削排屑力模型/88
4.4.2深孔啄式钻削排屑过程/90
4.4.3钻削深度的迭代学习与优化方法/93
4.5工艺参数循环迭代优化方法/95
4.5.1进给速度优化数学模型/97
4.5.2进给速度优化问题的在线求解/100
4.5.3工艺参数的离线学习与迭代优化/106
本章参考文献/108
第5章加工过程的动态响应预测与调控/109
5.1加工过程动态响应的控制方法/109
5.2铣削过程中的交变激振力/110
5.2.1交变激振力的产生原因/110
5.2.2交变激振力表征与分解/111
5.3铣削加工动态响应预测/112
5.3.1铣削加工中的强迫振动/112
5.3.2铣削加工颤振稳定性预测/115
5.4基于切削参数优选的铣削动态响应控制/121
5.5基于刀具非均匀齿间角优化设计的响应控制方法/125
5.5.1变齿间角铣刀的颤振稳定性预测方法/125
5.5.2相邻齿间角间的几何关系/126
5.5.3铣刀非均匀齿间角设计/127
5.6工件-夹具子系统动力学特性调控方法/128
5.6.1基于附加辅助支撑的调控方法/129
5.6.2基于附加质量块的调控方法/131
5.6.3基于磁流变阻尼器支撑的调控方法/132
本章参考文献/137
第6章薄壁件加工残余应力变形的装夹感知/138
6.1切削加工中的残余应力/138
6.2残余应力变形/140
6.3残余应力变形感知预测原理/142
6.4残余应力变形感知预测模型/144
6.5典型装夹形式残余变形势能感知/145
6.5.1多余约束中存在面约束/146
6.5.2多余约束为点约束/147
6.6残余应力变形感知模型求解/148
6.7薄壁件加工残余应力变形感知应用案例/152
6.7.1感知位置的确定/152
6.7.2感知夹具的设计/153
6.7.3加工感知实验/154
6.7.4变形的求解/154
本章参考文献/155