本文關(guān)鍵詞：碳纖維復(fù)合材料旋刨制孔刀具研究

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【摘要】：碳纖維復(fù)合材料(Carbon Fiber Reinforced Plastics)由于其特殊的疊層結(jié)構(gòu)、硬度高、散熱慢等缺點(diǎn),使得它在制孔方面很容易產(chǎn)生如分層、撕裂和毛刺等孔口缺陷,以致于加工后的孔精度和材料表面質(zhì)量難以保證。針對(duì)碳纖維復(fù)合材料的難加工特性,本論文以單齒開孔器作為刨刀進(jìn)行分析研究,對(duì)其制孔過程中產(chǎn)生的軸向力、孔的加工質(zhì)量和刀具磨損開展了相關(guān)的有限元仿真及基礎(chǔ)試驗(yàn)研究,主要工作及成果包括：(1)基于有限元基本原理,研究旋刨制孔的有限元的關(guān)鍵技術(shù),提出碳纖維復(fù)合材料有限元建模方法,著重分析了碳纖維復(fù)合材料制孔時(shí)斷屑形式及其在仿真過程中的失效模型,本論文采用HASHIN準(zhǔn)則損傷模型。(2)使用有限元分析軟件ABAQUS建立單向碳纖維復(fù)合材料二維切削有限元模型,分析碳纖維復(fù)合材料制孔缺陷形成的原因,結(jié)果表明當(dāng)纖維方向?yàn)?00時(shí),加工質(zhì)量較好,纖維方向?yàn)?35°時(shí),加工質(zhì)量較差。(3)基于有限元仿真軟件ABAQUS,建立碳纖維復(fù)合材料旋刨制孔有限元模型,對(duì)刨刀的前角對(duì)軸向力及孔的出口質(zhì)量的影響進(jìn)行了仿真研究,最終得出結(jié)論：隨著刨刀前角的增大,刀具所受的軸向力逐漸減小并且孔的出口質(zhì)量逐漸變好。(4)通過對(duì)比試驗(yàn)研究了不同刀具對(duì)碳纖維復(fù)合材料制孔時(shí)軸向力與孔的加工質(zhì)量,最終得出結(jié)論：在對(duì)碳纖維復(fù)合材料進(jìn)行制孔時(shí),刨刀能大幅度的降低軸向力和提高孔的加工質(zhì)量。(5)研究刀具的前角對(duì)碳纖維制孔的影響,在轉(zhuǎn)速為4000r/min.進(jìn)給速度為100mm/min條件下選用不同前角的刨刀進(jìn)行制孔,試驗(yàn)結(jié)果表明,前角越大,刀具所受的軸向力越小并且孔的出口質(zhì)量越好,并且前角為15°為最佳。(6)分析刀具的使用壽命,通過加工80多個(gè)孔過程中,對(duì)刀具進(jìn)行觀察分析,得出在加工一定數(shù)量的孔時(shí),刀具所受的軸向力先增大后減小,并且刀尖、切削刃的磨損較嚴(yán)重,在加工30個(gè)孔以上時(shí),孔的出口質(zhì)量已經(jīng)越來越差,刀具已達(dá)到其使用壽命。
【學(xué)位授予單位】：天津工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TB33

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本文編號(hào)：1210405