由于NOMEX蜂窩復(fù)合材料具有高比強(qiáng)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(duì)于蜂窩復(fù)合材料的加工,國(guó)外大量機(jī)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(guó)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(huì)造成環(huán)境問題,難以適應(yīng)航空航天工業(yè)要求。此外,國(guó)內(nèi)對(duì)超聲切割機(jī)床的采購(gòu)價(jià)格昂貴,在設(shè)備使用和維護(hù)方面也受制于國(guó)外機(jī)床廠商,非常不利于我國(guó)航空航天事業(yè)的發(fā)展。因此,自主研發(fā)超聲切割機(jī)床及相關(guān)裝備,實(shí)現(xiàn)蜂窩復(fù)合材料超聲切割設(shè)備的國(guó)產(chǎn)化,提高我國(guó)的特種加工裝備制造水平,具有非常重要的意義。針對(duì)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(duì)主軸的功能和結(jié)構(gòu)要求分析,設(shè)計(jì)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(jì)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(duì)聲學(xué)系統(tǒng)的變幅桿部分進(jìn)行分析和優(yōu)化;通過實(shí)驗(yàn)對(duì)聲學(xué)系統(tǒng)的諧振頻率、阻抗特性和振幅等參數(shù)的測(cè)試,并觀察切削表面質(zhì)量,驗(yàn)證超聲切割主軸及其聲學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的正確性和可行性。具體研究?jī)?nèi)容及成果如下:（1）對(duì)NOMEX蜂窩復(fù)合材料的特點(diǎn)及應(yīng)用進(jìn)... 

【文章來源】：杭州電子科技大學(xué)浙江省

【文章頁(yè)數(shù)】：75 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)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(duì)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(qiáng)度和比剛度、低密的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性、隔音隔熱等特點(diǎn)，目前已被廣泛應(yīng)用于民用飛機(jī)道交通等領(lǐng)域[11-13]。飛機(jī)領(lǐng)域0 年代，波音公司首次將蜂窩復(fù)合材料用于飛機(jī)地板的制作，從此。目前，國(guó)內(nèi)外很多飛機(jī)制造企業(yè)在飛機(jī)的地板、機(jī)翼等結(jié)構(gòu)構(gòu)，最新的中國(guó)商飛 C919 客機(jī)上，NOMEX 蜂窩復(fù)合材料也應(yīng)用，對(duì)機(jī)身減重有明顯效果。圖 1.2 為空客 A380 機(jī)翼中使用的 N音公司最新研發(fā)的 787 超遠(yuǎn)程客機(jī)，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(jī)身零件數(shù)量可以大幅減構(gòu)，機(jī)身輕、噪音小、操作靈活，與同等大小飛機(jī)相比，能夠節(jié)省 30%，被稱為綠色客機(jī)，給波音 787 帶來了強(qiáng)大的競(jìng)爭(zhēng)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(guó)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(guó) DMG 公司生產(chǎn)的高速數(shù)控機(jī)床，其主軸轉(zhuǎn)速可達(dá) 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(dá)到精加工型面的目的[21]。如下圖 1.4 所示為美國(guó) Cronsrud 公司采用鋸齒形銑刀進(jìn)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?yàn)槠浣Y(jié)構(gòu)特點(diǎn)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(jìn)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?gòu)臋C(jī)床工作臺(tái)上將蜂窩孔格中的空氣抽出形成負(fù)壓，達(dá)到固定的目的，這種方式只適用于邊緣輪廓的加工，不能對(duì)蜂窩復(fù)合材料上表面進(jìn)行切除[22,23]。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]三種間位芳綸紙蜂窩力學(xué)性能及斷口形貌分析[J]. 馬科峰,劉杰,王萌,郝巍.  工程塑料應(yīng)用. 2017(02)
[2]力負(fù)載對(duì)超聲切割聲學(xué)系統(tǒng)諧振頻率及諧振阻抗的影響[J]. 紀(jì)華偉,虞文澤,胡小平.  振動(dòng)與沖擊. 2016(23)
[3]圓錐型復(fù)合變幅桿優(yōu)化及動(dòng)力學(xué)特性[J]. 陳匯資,趙波,卞平艷,唐軍.  應(yīng)用聲學(xué). 2016(01)
[4]蜂窩復(fù)合材料超聲輔助切割工具設(shè)計(jì)[J]. 吳欣,胡小平,于保華,紀(jì)華偉,陸志平,夏曉晴.  中國(guó)機(jī)械工程. 2015(06)
[5]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]. 黃秀秀,胡小平,于保華.  機(jī)電工程. 2015(01)
[6]超聲變幅桿的模態(tài)分析和諧響應(yīng)分析[J]. 黃霞春,楊益梅,趙奇.  裝備制造技術(shù). 2013(11)
[7]國(guó)產(chǎn)芳綸紙蜂窩性能的研究[J]. 馬春花,劉玉.  高科技纖維與應(yīng)用. 2013(03)
[8]超聲波銑床基于CATIA V5復(fù)合材料蜂窩件數(shù)控編程方法研究[J]. 張永巖,張超,李薇.  航空制造技術(shù). 2012(09)
[9]外圈旋轉(zhuǎn)軸承潤(rùn)滑壽命計(jì)算及分析[J]. 趙聯(lián)春,白雪峰,晏麗明,王東.  軸承. 2012(02)
[10]旋轉(zhuǎn)超聲加工變幅桿有限元分析[J]. 夏天煜,湯曉華,羅紅旗,鄭維智.  木材加工機(jī)械. 2011(06)

博士論文
[1]芳綸纖維和芳綸漿粕的結(jié)構(gòu)與芳綸紙?zhí)匦缘南嚓P(guān)性研究[D]. 趙會(huì)芳.陜西科技大學(xué) 2012
[2]NOMEX蜂窩材料高速加工工藝及固持可靠性研究[D]. 金成柱.浙江大學(xué) 2006

碩士論文
[1]某皮卡車架輕量化分析與碰撞性能驗(yàn)證[D]. 廣云鵬.河北工程大學(xué) 2016
[2]NOMEX蜂窩復(fù)合材料直刃刀超聲復(fù)合切割機(jī)理研究[D]. 黃秀秀.杭州電子科技大學(xué) 2015
[3]面向Nomex蜂窩芯復(fù)合材料超聲切割的智能化電源系統(tǒng)研究[D]. 韓麗軒.杭州電子科技大學(xué) 2015
[4]鋁合金車門外板沖壓成形工藝設(shè)計(jì)與工藝參數(shù)穩(wěn)健優(yōu)化[D]. 胡蕾.湖南大學(xué) 2014
[5]基于頻率自動(dòng)跟蹤與振幅恒定控制的超聲電源的研制[D]. 唐新星.北京交通大學(xué) 2014
[6]蜂窩材料高速銑削過程分析與數(shù)值模擬[D]. 聶兵.大連理工大學(xué) 2013
[7]TH6213數(shù)控鏜銑床主軸部件的優(yōu)化設(shè)計(jì)[D]. 徐亞鑫.蘇州大學(xué) 2013
[8]電主軸單元結(jié)構(gòu)及靜動(dòng)態(tài)性能的研究[D]. 徐化文.蘭州理工大學(xué) 2010
[9]超聲變幅桿的優(yōu)化設(shè)計(jì)及聲學(xué)特性分析[D]. 高潔.陜西師范大學(xué) 2006



本文編號(hào)：3366530