由于NOMEX蜂窩復(fù)合材料具有高比強度和比剛度等優(yōu)良特性,目前已被廣泛應(yīng)用于航空航天等領(lǐng)域。然而,對于蜂窩復(fù)合材料的加工,國外大量機床廠商開發(fā)了超聲切割設(shè)備,已廣泛用于航空航天制造企業(yè),加工質(zhì)量和效率較高。而國內(nèi)還局限于傳統(tǒng)高速銑削加工,加工質(zhì)量和效率不佳且大量的粉塵會造成環(huán)境問題,難以適應(yīng)航空航天工業(yè)要求。此外,國內(nèi)對超聲切割機床的采購價格昂貴,在設(shè)備使用和維護方面也受制于國外機床廠商,非常不利于我國航空航天事業(yè)的發(fā)展。因此,自主研發(fā)超聲切割機床及相關(guān)裝備,實現(xiàn)蜂窩復(fù)合材料超聲切割設(shè)備的國產(chǎn)化,提高我國的特種加工裝備制造水平,具有非常重要的意義。針對上述問題,本文開展了超聲切割主軸及其聲學(xué)系統(tǒng)的研究工作:通過對主軸的功能和結(jié)構(gòu)要求分析,設(shè)計適用于NOMEX蜂窩復(fù)合材料超聲切割加工的主軸系統(tǒng);基于有限元法,設(shè)計與超聲切割主軸相匹配的超聲切割聲學(xué)系統(tǒng),并著重對聲學(xué)系統(tǒng)的變幅桿部分進行分析和優(yōu)化;通過實驗對聲學(xué)系統(tǒng)的諧振頻率、阻抗特性和振幅等參數(shù)的測試,并觀察切削表面質(zhì)量,驗證超聲切割主軸及其聲學(xué)系統(tǒng)設(shè)計的正確性和可行性。具體研究內(nèi)容及成果如下:（1）對NOMEX蜂窩復(fù)合材料的特點及應(yīng)用進... 

【文章來源】：杭州電子科技大學(xué)浙江省

【文章頁數(shù)】：75 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

NOMEX蜂窩復(fù)合材料NOMEX蜂窩復(fù)合材料的主要構(gòu)成材料為芳綸紙，其化學(xué)成分主要有間位芳綸和對位芳

蜂窩復(fù)合材料的應(yīng)用MEX 蜂窩復(fù)合材料的各種優(yōu)良特性，包括高比強度和比剛度、低密的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性、隔音隔熱等特點，目前已被廣泛應(yīng)用于民用飛機道交通等領(lǐng)域[11-13]。飛機領(lǐng)域0 年代，波音公司首次將蜂窩復(fù)合材料用于飛機地板的制作，從此。目前，國內(nèi)外很多飛機制造企業(yè)在飛機的地板、機翼等結(jié)構(gòu)構(gòu)，最新的中國商飛 C919 客機上，NOMEX 蜂窩復(fù)合材料也應(yīng)用，對機身減重有明顯效果。圖 1.2 為空客 A380 機翼中使用的 N音公司最新研發(fā)的 787 超遠程客機，其在復(fù)合材料的使用上更是比例，得益于復(fù)合材料的大量使用，其機身零件數(shù)量可以大幅減構(gòu)，機身輕、噪音小、操作靈活，與同等大小飛機相比，能夠節(jié)省 30%，被稱為綠色客機，給波音 787 帶來了強大的競爭力[14]。

工方法也沿用的金屬切削方法，即通過刀具的高速旋轉(zhuǎn)去除材料，這也是目前國內(nèi)應(yīng)用最為廣泛的蜂窩復(fù)合材料的加工方式[20]。NOMEX 蜂窩復(fù)合材料的高速銑削需要較高的主軸轉(zhuǎn)速，世界知名的德國 DMG 公司生產(chǎn)的高速數(shù)控機床，其主軸轉(zhuǎn)速可達 42000r/min，采用銑刀可以輕松將 NOMEX 蜂窩復(fù)合材料打成碎片。目前 NOMEX 蜂窩復(fù)合材料的高速銑削加工所使用的刀具主要是切割打碎組合銑刀，這種刀具主要由刀片、刀體和刀桿組成，在切割加工過程中，刀片將蜂窩復(fù)合材料從毛坯上割斷，刀體通常是多片鋸片銑刀組成，其作用是將上層蜂窩復(fù)合材料撕裂成碎片或粉末，通常用于大量去除材料的粗加工。在精加工的過程中，通常采用沒有刀體的圓片銑刀，通過切割開薄層蜂窩材料，達到精加工型面的目的[21]。如下圖 1.4 所示為美國 Cronsrud 公司采用鋸齒形銑刀進行 NOMEX 蜂窩復(fù)合材料的高速銑削加工。不同于金屬材料，NOMEX 蜂窩復(fù)合材料因為其結(jié)構(gòu)特點導(dǎo)致其并不能采用常規(guī)的夾具夾持，目前常用的夾持方法主要有兩種：其一是雙面膠帶固定，利用雙面膠帶，一面黏在夾具上，另一面黏在工件上進行固定；其二是隔膜法，用塑料制成的隔膜黏在蜂窩復(fù)合材料的上表面，再從機床工作臺上將蜂窩孔格中的空氣抽出形成負(fù)壓，達到固定的目的，這種方式只適用于邊緣輪廓的加工，不能對蜂窩復(fù)合材料上表面進行切除[22,23]。

【參考文獻】：
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本文編號：3366530