【摘要】：隨著航天與軍工領(lǐng)域?qū)Σ牧陷p量化和高性能化的需求越來越高,纖維增強(qiáng)復(fù)合材料在關(guān)鍵產(chǎn)品中的應(yīng)用日益廣泛。但復(fù)合材料各向異性的特點(diǎn)使其加工困難,尤其在具有狹長深腔構(gòu)造的大型復(fù)合材料產(chǎn)品制孔加工需求中,由于加工特征處于內(nèi)壁深腔中,加工可達(dá)性差,此外構(gòu)件狹小的內(nèi)部空間進(jìn)一步限制了加工設(shè)備的體積,導(dǎo)致加工設(shè)備剛度較低,而制孔加工的鉆削力較大,現(xiàn)有設(shè)備無法實(shí)現(xiàn)低剛度約束下的自動化制孔加工,目前只能采用手工加工方法,加工質(zhì)量與加工效率無法保證。本文以纖維增強(qiáng)復(fù)合材料為研究對象,針對狹長深腔復(fù)合材料構(gòu)件制孔加工面臨的低剛度約束問題,以降低制孔切削力為目的,從加工機(jī)理出發(fā),分析復(fù)合材料制孔加工中的切削力變化規(guī)律,探索適用于復(fù)合材料的低切削力制孔工藝方法,并以此為基礎(chǔ),開發(fā)適用于狹長深腔構(gòu)件在低剛度約束條件下的制孔加工自動化設(shè)備,實(shí)現(xiàn)狹長深腔構(gòu)件高質(zhì)高效自動化加工。文章主要研究工作如下:(1)結(jié)合目前復(fù)合材料加工機(jī)理與新工藝方法研究成果,文章從復(fù)合材料的切削原理出發(fā),分析了切削過程中不同鋪層角度下的材料破壞形式與切屑形成原理,探究了切削力的產(chǎn)生機(jī)制與變化規(guī)律;分析了螺旋制孔方法的加工原理與切屑形態(tài),得到了其切削力的變化規(guī)律;基于復(fù)合材料的切屑形成與材料破壞機(jī)理,引入復(fù)合材料“微刃切削”概念,并進(jìn)一步提出了采用電鍍金剛石工具螺旋銑磨制孔新方法,得到了適用于低剛度約束下的復(fù)合材料低切削力制孔工藝方法。(2)針對不同復(fù)合材料制孔工藝方法,本文進(jìn)行制孔加工切削力試驗(yàn)分析,對比了硬質(zhì)合金鉆頭、PCD鉆頭、硬質(zhì)合金銑刀、電鍍金剛石磨料刀具等在復(fù)合材料制孔加工過程中的切削力變化情況,證明了螺旋銑磨制孔方法能有效降低切削力;通過分析不同工藝參數(shù)對切削力的影響規(guī)律,得到了適用于低剛度約束條件下的制孔工藝參數(shù)范圍,證明了螺旋銑磨制孔方法在低剛度約束條件下的高適應(yīng)性。(3)本文結(jié)合典型狹長深腔復(fù)合材料構(gòu)件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與加工需求,完成了狹長深腔復(fù)合材料構(gòu)件內(nèi)孔自動化加工方案與設(shè)備設(shè)計(jì);針對狹長深腔的結(jié)構(gòu)特點(diǎn),結(jié)合復(fù)合材料低切削力制孔工藝方法的研究成果,完成了加工系統(tǒng)的詳細(xì)設(shè)計(jì);并以輕量化為目的,完成了加工裝置平臺的減重優(yōu)化與仿真驗(yàn)證,為狹長深腔構(gòu)件的實(shí)際生產(chǎn)加工提供了理論與技術(shù)支撐。
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TB33

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2707641