隨著我國航空工業(yè)的迅猛發(fā)展,碳纖維復合材料因其優(yōu)越的材料性能在該領域的應用越來越廣泛。然而碳纖維復合材料的層間強度低、導熱性能差,傳統(tǒng)的加工工藝難以實現(xiàn)碳纖維復合材料高效高質(zhì)量的加工,特別是當碳纖維復合材料和金屬材料形成疊層構(gòu)件時加工質(zhì)量更加難以保障。為此,本文采用超聲振動輔助鉆削技術來實現(xiàn)其高效高質(zhì)量加工,并通過對超聲振動輔助鉆削力、鉆削溫度及鉆削質(zhì)量進行了系統(tǒng)性的分析,開展了將超聲振動輔助鉆削技術應用于碳纖維復合材料/鋁合金疊層構(gòu)件鉆削領域可行性研究。本文的主要研究內(nèi)容如下:（1）開展了碳纖維復合材料超聲振動輔助鉆削力研究。針對超聲振動輔助鉆削的特點,對鉆頭的運動學進行了研究,分析了鉆頭切削刃的運動軌跡,并得到了鉆頭的動態(tài)鉆削厚度和平均鉆削厚度,同時結(jié)合直角切削模型和Hertz接觸理論,建立了一種超聲振動輔助鉆削碳纖維復合材料的鉆削力模型。另外開展了超聲振動輔助鉆削碳纖維復合材料鉆削力實驗,實驗結(jié)果和理論值具有相同的變化趨勢,驗證了模型的合理性和有效型。（2）開展了碳纖維復合材料/鋁合金疊層構(gòu)件超聲振動輔助鉆削溫度研究。通過對鉆削溫度理論和鉆削過程的研究,研究了鉆削過程中熱源的產(chǎn)生... 

【文章來源】：南京理工大學江蘇省 211工程院校

【文章頁數(shù)】：71 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖１．１波音７８７中各種材料所占的比重??

１緒論?碩士學位論文??工業(yè)的迅速發(fā)展，Ｃ９１９大型客機的首飛成功，特別是在國內(nèi)外獲得的訂單越來越多，??復合材料及鋁合金的大量應用是必然的趨勢。如圖１．２所示為２０００年和２０２０年（預測）??飛機上各種材料所占比例�？梢钥闯鰪秃喜牧系氖褂帽壤龑⒋蠓黾�，在２０２０年預計??占飛機材料的６５％左右，而鋁合金的使用量雖有下滑但是依然占據(jù)著１５％的比重。因此，??近期碳纖維復合材料／錯合金疊層構(gòu)件的加工將是一直存在的問題。??ＨＰ?ＡＩ?■■?Ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｅｓ??＿Ｔｉ?國?ＡＩ??■■?Ｓｔｅｅｌ?！■?Ｓｔｅｅｌ???１５％?：?］?Ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｅｓ?一?１５％?Ｔｉ??／Ｃ?１５％?１５％??細——曝??２０００年飛機上各種村料的使用比例?２０２０年飛機上＆種材Ｒ的使用比例??圖１．２飛機各材料使用比例??制孔是在飛機結(jié)構(gòu)件中最為常見的加工方式，例如，Ｆ－２２戰(zhàn)斗機的一副機翼有１．４??萬個孔需要加工，一架波音７４７飛機上的連接孔就多達３００多萬個「１。因此，碳纖維復??合材料在飛機結(jié)構(gòu)件的加工中不可避免的存在鉆孔問題。而鉆孔是鉚接或螺栓連接工藝??的關鍵環(huán)節(jié)，孔的質(zhì)量是保證連接質(zhì)量的關鍵。有統(tǒng)計表明飛機機體７０％？８０％的疲勞??破壞發(fā)生在機構(gòu)相互連接的部位，８０％的疲勞裂紋產(chǎn)生于連接孔處１８］。因此，碳纖維復??合材料／培合金疊層構(gòu)件中孔的加工問題一直備受關注，如何實現(xiàn)疊層材料高質(zhì)高效的鉆??孔是飛機制造領域一個必須解決的難題。??碳纖維復合材料是一種難加工材料

碩士學位論文?碳纖維復合材料／錯合金疊層構(gòu)件超聲振動輔助鉆削技術研究??起材料分層和纖維拔出，從而使得孔壁表面粗糙度增大。圖１．３和１．４分別為碳纖維復??合材料鉆孔損傷的示意圖和觀測圖。對于碳纖維復合材料，其導熱性相對較差、耐熱性??能較低、其中的環(huán)氧樹脂基體玻璃化溫度不高，在鉆削加工過程中產(chǎn)生過高的鉆削溫度??會嚴重影響其各項的力學性能，進而影響碳纖維復合材料的使用性能。因此，將超聲振??動技術引入現(xiàn)有的加工工藝可以有效降低鉆削力，并從工藝設計出發(fā)減小鉆削溫度，進??而減少或消除疊層材料制孔損傷具有重要的意義。??ＡＤ，?１Ｋ?ｊ?Ａ＾Ｓｉ?［；，?？?？，糸？??￣－＾＝?ｘ?｜?乂?觀??Ｗ?Ｍ孔壁周圍：分層Ｉ??，??／??出口？毛刺｜７?＼｜孔徑：尺寸誤差｜?齡匕?、？?，?〇＇、：，｝?＼??圖１．３碳纖維復合材料鉆孔損傷示意圖?圖１．４碳纖維復合材料鉆孔損傷觀測圖??超聲振動輔助鉆削是超聲加工和普通鉆削加工進行疊加而形成的一種復合加工技??術＾１。與普通鉆削相比

【參考文獻】：
期刊論文
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本文編號：3043288