【摘要】：Nomex蜂窩復(fù)合材料以其高比強(qiáng)度、高比剛度等優(yōu)異性能廣泛應(yīng)用于航空航天、高鐵和建筑等領(lǐng)域。但由于其各向正交異性的力學(xué)性能和弱剛度特性,加工時(shí)蜂窩極易變形。傳統(tǒng)的磨削和銑削等加工方式很難實(shí)現(xiàn)蜂窩復(fù)合材料高效、高質(zhì)的加工,導(dǎo)致表面質(zhì)量變差甚至報(bào)廢。超聲加工技術(shù)以其斷續(xù)沖擊切削特性達(dá)到減小切割力,增強(qiáng)散熱和改善刀具磨損的目的。為了探索Nomex蜂窩復(fù)合材料高效的加工工藝方法,引入超聲加工技術(shù)切割蜂窩復(fù)合材料。本文采用理論分析與試驗(yàn)研究相結(jié)合的方法,在超聲輔助切割和普通切割兩種加工方式下,對(duì)直刃刀和圓盤刀切割Nomex蜂窩復(fù)合材料展開了研究。具體研究?jī)?nèi)容如下:1.對(duì)直刃刀和圓盤刀超聲切割Nomex蜂窩復(fù)合材料進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)分析,研究了刀刃運(yùn)動(dòng)軌跡,推導(dǎo)出直刃刀超聲切割位移、速度和加速度方程,計(jì)算了刀具在每個(gè)振動(dòng)周期的切割長(zhǎng)度和有效切割時(shí)間。通過MATLAB仿真得到了圓盤刀超聲切割軌跡和切割角隨刀具轉(zhuǎn)速的變化規(guī)律。由理論分析可得:刀具是以周期性的斷續(xù)沖擊方式實(shí)現(xiàn)材料的去除。建立了直刃刀和圓盤刀切割蜂窩復(fù)合材料簡(jiǎn)易力學(xué)模型,應(yīng)用滑切原理解釋超聲輔助切割過程。在Nomex蜂窩復(fù)合材料超聲振動(dòng)沖擊切割過程中,超聲振動(dòng)可以有效的減小切割力,體現(xiàn)了超聲輔助切割的優(yōu)越性。2.在實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有的數(shù)控加工中心上,改進(jìn)設(shè)計(jì)一套實(shí)現(xiàn)角度變化切割Nomex蜂窩復(fù)合材料的工裝,搭建了超聲輔助切割試驗(yàn)振動(dòng)聲學(xué)系統(tǒng)裝置,設(shè)計(jì)了直刃刀單因素試驗(yàn)、正交試驗(yàn)和圓盤刀單因素試驗(yàn),開展直刃刀和圓盤刀超聲輔助切割和普通切割對(duì)比試驗(yàn)研究。3.試驗(yàn)研究了直刃刀各個(gè)工藝參數(shù)對(duì)三個(gè)方向的切割力的影響程度、加工表面質(zhì)量隨刀具前傾角的變化規(guī)律以及切割力隨直刃刀刀具前傾角、刀具擺角、刀具振幅和進(jìn)給速度的變化規(guī)律;研究了圓盤刀加工表面質(zhì)量隨刀具轉(zhuǎn)速以及切割力隨進(jìn)給速度、刀具轉(zhuǎn)速、切割深度和刀具擺角的變化規(guī)律。試驗(yàn)結(jié)果表明:直刃刀刀具前傾角對(duì)切割力影響最大;無論是直刃刀還是圓盤刀切割Nomex蜂窩復(fù)合材料,超聲輔助切割力小于普通切割力,超聲輔助切割表面毛刺率低,切口平整,切割變形小,驗(yàn)證了超聲切割力學(xué)模型的正確性。該試驗(yàn)結(jié)果為超聲輔助切割Nomex蜂窩復(fù)合材料工藝參數(shù)的合理選擇提供了參考依據(jù)。
【圖文】：

以應(yīng)用已有幾百年的歷史。1940 年，人類首加以“蒙皮”材料復(fù)合形成高比強(qiáng)度和比剛層復(fù)合材料[1]。根據(jù)其材質(zhì)不同，可以分為：蜂窩和芳香族聚酰胺蜂窩等。由于蜂窩夾層強(qiáng)度以及優(yōu)異的結(jié)構(gòu)工藝性，，廣泛應(yīng)用于航]。十九世紀(jì)八十年代開發(fā)了芳綸紙蜂窩復(fù)合材料mex 化學(xué)名為聚間苯二甲酰間苯二胺芳綸纖維，工藝流程一般為：芳綸紙涂膠、疊合、壓固化、片切到成品。因此，Nomex 蜂窩復(fù)合貴的高檔夾層材料，主要應(yīng)用于航空、航天等，金屬蜂窩和復(fù)合芯材蜂窩夾層結(jié)構(gòu)不僅在通裝備和建筑等領(lǐng)域均已得到廣泛的應(yīng)用[3]。

x 蜂窩復(fù)合材料特性窩具備諸多優(yōu)良特性：(1)高比強(qiáng)度、高比剛度，而且其耐能特性以及抗疲勞性能都是較為優(yōu)異的；(2)良好的自熄性高聚化合物更難燃；(3)優(yōu)異的絕緣性能。芳綸紙蜂窩復(fù)合隔熱和電絕緣特性；(4)良好的化學(xué)穩(wěn)定性。(5)良好的耐溫性能隨浸漬樹脂類型的不同而不同。由于 Nomex 蜂窩芯優(yōu)異不再僅限于航空結(jié)構(gòu)件上，由于其良好的絕緣性和自熄性已大量采用這類芯材做艙內(nèi)壁板；由于其優(yōu)良的透電磁波材料；由于其良好的吸振特性，可以作為重要物資的包裝
【學(xué)位授予單位】：河南理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TB33;TB55

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 吳欣;胡小平;于保華;紀(jì)華偉;陸志平;夏曉晴;;蜂窩復(fù)合材料超聲輔助切割工具設(shè)計(jì)[J];中國(guó)機(jī)械工程;2015年06期

2 黃秀秀;胡小平;于保華;;蜂窩復(fù)合材料超聲切割力建模及工藝參數(shù)選擇研究[J];機(jī)電工程;2015年01期

3 張?jiān)齐?肖健雄;方亮;陸志平;;蜂窩材料超聲波切割聲學(xué)系統(tǒng)研究[J];中國(guó)機(jī)械工程;2014年23期

4 高濤;駱金威;林勇;李裕;;基于超聲波機(jī)床的蜂窩芯數(shù)控加工技術(shù)研究[J];機(jī)械制造;2013年01期

5 王厚林;王宜;姚運(yùn)振;胡健;楊進(jìn);;芳綸紙蜂窩力學(xué)性能與紙張性能相關(guān)性的研究[J];功能材料;2013年03期

6 趙燕偉;盛猛;李廷;王歡;;皮革切割力與吸附力理論研究[J];機(jī)床與液壓;2012年17期

7 謝坤;董輝躍;薛輝;宋良煌;;NOMEX紙基蜂窩零件新加工工藝研究[J];機(jī)械科學(xué)與技術(shù);2011年11期

8 韓瑞俠;;裁剪機(jī)械設(shè)備的省力問題分析[J];針織工業(yè);2011年09期

9 張菊霞;田衛(wèi);;碳纖維、芳綸纖維、蜂窩芯零件數(shù)控加工刀具的選用[J];航空制造技術(shù);2010年15期

10 張勝文;;紙蜂窩件數(shù)控加工方法[J];金屬加工(冷加工);2009年16期

相關(guān)會(huì)議論文 前1條

1 佘敏娟;龔斌;賈保國(guó);;紙蜂窩數(shù)控加工技術(shù)研究[A];陜西省機(jī)械工程學(xué)會(huì)九屆二次理事擴(kuò)大會(huì)議論文集[C];2010年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前2條

1 周志偉;泡沫鋁合金與芳綸紙蜂窩的屈服行為研究[D];太原理工大學(xué);2013年

2 金成柱;NOMEX蜂窩材料高速加工工藝及固持可靠性研究[D];浙江大學(xué);2006年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前8條

1 朱文秀;Nomex蜂窩材料直刃尖刀超聲切割切削力分析[D];大連理工大學(xué);2016年

2 吳勝游;Nomex蜂窩復(fù)合材料超聲切割斷裂機(jī)理研究[D];杭州電子科技大學(xué);2016年

3 方亮;NOMEX蜂窩材料超聲銑削圓形刀研制[D];杭州電子科技大學(xué);2014年

4 聶兵;蜂窩材料高速銑削過程分析與數(shù)值模擬[D];大連理工大學(xué);2013年

5 李杰;NOMEX紙基蜂窩材料的組合銑刀高速銑削研究[D];大連理工大學(xué);2012年

6 王華吉;復(fù)合材料蜂窩夾層結(jié)構(gòu)制備及其力學(xué)性能分析[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2010年

7 薛輝;紙基蜂窩模塊化固持工藝及加工工藝中若干問題的研究[D];浙江大學(xué);2010年

8 趙景麗;蜂窩夾層結(jié)構(gòu)復(fù)合材料的性能研究[D];西北工業(yè)大學(xué);2002年

本文編號(hào)：2698019