本文關(guān)鍵詞：難加工材料螺旋銑孔的數(shù)值模擬與實(shí)驗(yàn)研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

《浙江大學(xué)》 2014年

難加工材料螺旋銑孔的數(shù)值模擬與實(shí)驗(yàn)研究

張恒  

【摘要】：飛機(jī)結(jié)構(gòu)件裝配時(shí)通常需要進(jìn)行大量高效率、高精度、高質(zhì)量的孔加工。然而,隨著鈦合金、復(fù)合材料及其疊層結(jié)構(gòu)等新型材料被廣泛用于制造飛機(jī)結(jié)構(gòu)件,傳統(tǒng)鉆孔方法由于切削力大、刀具磨損嚴(yán)重以及加工質(zhì)量難以控制等問題,嚴(yán)重影響結(jié)構(gòu)件的連接強(qiáng)度和疲勞壽命,已很難再適用于飛機(jī)制造裝配行業(yè)。 作為一種新的孔加工技術(shù),螺旋銑孔術(shù)能有效改善刀具的散熱和排屑條件,降低軸向切削力,提高加工質(zhì)量和刀具壽命,并實(shí)現(xiàn)一把刀具加工不同直徑的孔,是當(dāng)前國內(nèi)外難加工材料制孔工藝研究的熱點(diǎn)和難點(diǎn)之一。本文借助理論建模、數(shù)值模擬與試驗(yàn)研究等方法,針對(duì)鈦合金及碳纖維復(fù)合材料等航空難加工材料的螺旋銑孔工藝展開研究。 首先,介紹了螺旋銑孔的運(yùn)動(dòng)特征,通過對(duì)刀具進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真分析了螺旋銑孔刀具的切削機(jī)理,并得到了側(cè)刃鉆削及端刃銑削的切削層參數(shù)；分別對(duì)側(cè)刃及端刃進(jìn)行受力分析,采用微元離散、坐標(biāo)轉(zhuǎn)換、數(shù)值積分方法建立了螺旋銑孔切削力的解析模型。 研究了金屬切削有限元模擬的關(guān)鍵技術(shù),通過準(zhǔn)靜態(tài)壓縮和高速壓縮試驗(yàn)建立了航空鈦合金TC4DT的材料本構(gòu)模型；根據(jù)螺旋銑孔工藝的加工特征,首次建立了航空鈦合金TC4DT的螺旋銑孔切削過程的三維有限元仿真模型,基于切削力的數(shù)值模擬結(jié)果和力學(xué)解析模型實(shí)現(xiàn)了對(duì)螺旋銑孔切削力的瞬時(shí)預(yù)測。 根據(jù)飛機(jī)裝配現(xiàn)場的實(shí)際加工條件,構(gòu)建以機(jī)器人為移動(dòng)載體、螺旋銑孔終端執(zhí)行器為加工單元、螺旋銑孔刀具為切削工具的加工試驗(yàn)平臺(tái)；為驗(yàn)證有限元模型的正確性,對(duì)鈦合金材料進(jìn)行多組工藝參數(shù)條件下的螺旋銑孔實(shí)驗(yàn),切削力的試驗(yàn)結(jié)果與有限元預(yù)測結(jié)果基本一致,有效驗(yàn)證了有限元模型的正確性。同時(shí),分析了工藝參數(shù)對(duì)螺旋銑孔切削力大小、表面質(zhì)量、出口毛刺及加工精度的影響。 最后,采用機(jī)器人螺旋銑孔試驗(yàn)平臺(tái)對(duì)碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料(CFRP)進(jìn)行正交試驗(yàn),采用極差分析與方差分析方法討論了刀具主軸轉(zhuǎn)速、每齒進(jìn)給量、軸向切削深度等工藝參數(shù)對(duì)切削力的影響規(guī)律；通過對(duì)加工缺陷的監(jiān)測,探討了軸向切削力與復(fù)合材料分層、撕裂等缺陷之間的關(guān)系；最后對(duì)工藝參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化,經(jīng)試驗(yàn)驗(yàn)證優(yōu)化后軸向切削力較優(yōu)化前降低26%以上,孔入口及出口處均無撕裂、毛刺,加工質(zhì)量最優(yōu)。

【關(guān)鍵詞】：
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：V262.4;V261.23
【目錄】：

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3 本報(bào)記者 楊純;[N];科技日?qǐng)?bào);2008年

4 劉獻(xiàn)禮;[N];機(jī)電商報(bào);2005年

5 郝鋼;[N];中國有色金屬報(bào);2006年

6 ;[N];中國職工科技報(bào);2007年

7 田都順;[N];中國航空?qǐng)?bào);2000年

8 趙炳楨;[N];中國工業(yè)報(bào);2003年

9 記者 周文斌;[N];光明日?qǐng)?bào);2001年

10 ;[N];機(jī)電商報(bào);2005年

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 王海艷;難加工材料螺旋銑孔動(dòng)力學(xué)研究[D];天津大學(xué);2012年

2 李登萬;兩種難加工材料的切削試驗(yàn)研究及其工藝參數(shù)優(yōu)化[D];西南交通大學(xué);2012年

3 張濤;微切削加工單位切削力及表面加工質(zhì)量的尺寸效應(yīng)研究[D];山東大學(xué);2013年

4 殷寶麟;振動(dòng)攻絲機(jī)理及典型難加工材料小孔振動(dòng)攻絲試驗(yàn)研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2008年

5 秦娜;旋轉(zhuǎn)超聲波磨削制孔的切削力建模與試驗(yàn)研究[D];大連理工大學(xué);2011年

6 宋戈;基于切削力精確建模的鈦合金薄壁件讓刀變形預(yù)測研究[D];山東大學(xué);2012年

7 王宇;PCBN刀具高速精密硬態(tài)切削機(jī)理與應(yīng)用技術(shù)[D];哈爾濱理工大學(xué);2008年

8 蘇宇;新型低溫MQL裝置的研制與難加工材料低溫高速切削機(jī)理研究[D];南京航空航天大學(xué);2007年

9 吳衛(wèi)國;高效精密切削及其振動(dòng)特性的研究[D];江蘇大學(xué);2007年

10 趙巖;微細(xì)銑削工藝基礎(chǔ)與實(shí)驗(yàn)研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2008年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 張恒;難加工材料螺旋銑孔的數(shù)值模擬與實(shí)驗(yàn)研究[D];浙江大學(xué);2014年

2 王紅嵩;難加工材料的螺旋銑孔技術(shù)研究[D];大連理工大學(xué);2012年

3 滑松;螺旋銑孔虛擬樣機(jī)設(shè)計(jì)與優(yōu)化[D];天津大學(xué);2010年

4 秦曉杰;螺旋銑孔技術(shù)研究[D];南京航空航天大學(xué);2012年

5 王琦;螺旋銑孔樣機(jī)設(shè)計(jì)和試驗(yàn)研究[D];天津大學(xué);2012年

6 鄭敏;螺旋銑孔動(dòng)力學(xué)建模、仿真研究[D];湖南工業(yè)大學(xué);2013年

7 甘涌泉;碳纖維復(fù)合材料螺旋銑孔刀具參數(shù)及磨損研究[D];大連交通大學(xué);2013年

8 謝祥南;螺旋銑制孔設(shè)備孔徑自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究[D];浙江大學(xué);2014年

9 胡佳;螺旋銑制孔終端執(zhí)行器的研究及其應(yīng)用[D];浙江大學(xué);2013年

10 郭建剛;碳纖維復(fù)合材料螺旋銑孔銑削力試驗(yàn)研究[D];大連交通大學(xué);2013年

  本文關(guān)鍵詞：難加工材料螺旋銑孔的數(shù)值模擬與實(shí)驗(yàn)研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號(hào)：231254