【摘要】：隨著纖維增強復(fù)合材料的廣泛應(yīng)用,針對該復(fù)合材料的高質(zhì)量制孔技術(shù)已成為包括飛機制造等領(lǐng)域中的研究熱點。群鉆作為一種特殊結(jié)構(gòu)的鉆頭,在鉆削纖維增強復(fù)合材料時有著先天的優(yōu)勢,并且有潛力成為一種低成本、高效率的制孔刀具。在鉆削復(fù)合材料過程中,軸向力常成為研究人員的首要研究對象以分析鉆孔過程中出現(xiàn)的多種損傷現(xiàn)象。而與軸向力信號相比,振動信號對鉆削過程以及刀具結(jié)構(gòu)參數(shù)的改變更為敏感,并且在刀具狀態(tài)的實時監(jiān)測方面與軸向力信號相比更具優(yōu)勢,但振動信號由于受噪聲或其他外界因素影響較大難以反映鉆削的真實情況,相關(guān)研究仍需完善。而在優(yōu)化加工參數(shù)時,由于復(fù)合材料的特殊性,會出現(xiàn)加工參數(shù)與刀具參數(shù)對出口損傷的耦合作用現(xiàn)象,這一現(xiàn)象會導(dǎo)致某一參數(shù)對出口損傷大小的影響規(guī)律變得難以預(yù)測,增大了選取最優(yōu)參數(shù)的難度。在本文中,針對鉆削過程中的這些問題,采用理論與實驗相結(jié)合的方式,主要內(nèi)容如下:1.歸納并且完善了使用群鉆鉆削復(fù)合材料的相關(guān)切削理論。并將由鉆頭引起的出口分層損傷的影響因素分成了鉆頭的推出作用,外刃的切削作用以及制孔過程中產(chǎn)生的切削熱的作用,這三種影響因素相互關(guān)聯(lián)且又互相影響,為后續(xù)研究做了理論鋪墊。2.研究和分析了鉆削加工過程中采集到的高頻振動信號。不僅對鉆削過程中產(chǎn)生的高頻振動信號在時域,時頻域,頻域進行分析和比較,還使用了雙譜的分析方法,分析結(jié)果發(fā)現(xiàn)該信號對鉆尖結(jié)構(gòu)和鉆削過程的變化表現(xiàn)處一定的敏感性并且可以作為群鉆鉆削時檢測刀具切削性能和判斷出口損傷大小的有力工具。3.通過正交實驗研究了進給速度,轉(zhuǎn)速和外刃后角之間的耦合作用,結(jié)合曲面響應(yīng)圖給出的實驗現(xiàn)象和群鉆鉆削時出口處特殊的損傷形成過程,理論分析了該種現(xiàn)象產(chǎn)生的原因和機理,為優(yōu)化加工參數(shù)提供了理論依據(jù)并給出了實驗中的最優(yōu)參數(shù)。
【圖文】：

纖維增強復(fù)合材料的制孔技術(shù)已成為飛機制造領(lǐng)域中的研究熱點傷機理，，制孔工具和專用刀具以及有限元仿真方面都得到了廣泛深入的研隨著航空制造業(yè)對裝配質(zhì)量要求的進一步提高，針對纖維增強復(fù)合材料制仍需進一步深入。維增強復(fù)合材料鉆孔加工的研究現(xiàn)狀合材料制孔常見損傷及產(chǎn)生機理然纖維增強復(fù)合材料已經(jīng)在諸多領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，但由于材料特殊的能，纖維增強復(fù)合材料的加工損傷問題成為了制約這一材料應(yīng)用的難題。強復(fù)合材的過程中，會出現(xiàn)如毛刺、分層、撕裂、熱損傷等諸多問題，這圖 1-1 民用飛機中復(fù)合材料用量變化[3]

層通常出現(xiàn)在鉆頭剛鉆入復(fù)合材料層合板的階段，如圖 1-2（a刃接觸到層合板時，在主切削刃外緣處的切削力成為了分層開的螺旋槽向軸向方向產(chǎn)生一個軸向的剝離力。層合板上層的上掀起，并與下層材料在鉆孔未完成前發(fā)生分離從而形成了一層損傷通常發(fā)生在鉆孔的出口位置，如圖 1-2（b）所示。當(dāng)鉆，未被鉆削的層合板材料會逐漸變薄，剩余材料的抗變形能力也，當(dāng)軸向力大小超過了層合板內(nèi)部的層間粘連強度時，層合板成一個分層區(qū)域。在具體實踐中證明，出口處的推出分層要比多。傷也是分層損傷的一種，一般表現(xiàn)為在層合板的最表層出現(xiàn)的合板表層脫落的一種損傷現(xiàn)象。
【學(xué)位授予單位】：中國民航大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：V25

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