隨著航空工業(yè)的不斷發(fā)展,優(yōu)異性能的新型飛機需求量不斷增加,飛機結構設計、材料性能、制造工藝和加工工具都需要不斷的研究和創(chuàng)新。鋁合金和鈦合金等材料的物理、力學性能優(yōu)越,因此這兩種材料被廣泛的應用于航空裝配制造領域。然而,為滿足輕量化和結構性能的兩種要求,單一組分的傳統(tǒng)材料不能滿足工程要求。國內(nèi)外采用將兩種材料不同性質(zhì)的材料的疊加在一起形成的疊層結構,這種結構能夠同時擁有兩種材料的比強度、比剛度高,耐疲勞性能好,具有較強的設計性等優(yōu)點,這能大大的降低航空飛行器結構的重量。疊層結構在飛機結構件中得到廣泛應用,例如機翼、蒙皮和機身隔板等。但是,兩種材料屬性差異較大的材料構成的疊層結構給加工制造帶來了極大的挑戰(zhàn)。為避免分層制孔后再次裝配帶來的效率低、精度難以保證的問題,工程中多采用鋁/鈦疊層結構一次性制孔。傳統(tǒng)的手工制孔加工制孔精度難以保證、制孔效率低,雖然機器人制孔在迅速的推廣和應用,依然存在部分問題嚴重影響著制孔效率和成本的控制,比如:制孔過程需要不斷更換鉆鉸锪制孔刀具,制孔過程中斷屑困難,制孔中的毛刺控制困難,制孔中的刀具壽命短等關鍵難題。本文首先針對鋁/鈦疊層結構的鉆鉸锪制孔加工的機理進... 

【文章來源】：山東大學山東省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：122 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖１－?１疊層結構在飛機上的應用??

削鈦合金過程中的毛刺的解析模型。Ｂｅｒｋｅｌｅｙ大學的Ｇｕｏ和Ｄ?Ａ?Ｄｏｒｎｆｅｌｄ等學??者［１４］，［１５］建立了不銹鋼時毛刺的變化過程三維仿真模型，并提出了工件材料的延??展失效標準�；诜抡娣治鰣D１－４將毛刺的形成分為５個階段，其中蓋帽的形成??屬于前后兩個階段的一個過渡。??耀二??（ａ）有限元模型?（ｂ）毛刺初始階段?（ｃ）發(fā)展階段??（ｄ）旋轉(zhuǎn)支點階段?（ｅ）蓋帽形成?（ｆ）毛剌最終形成階段??圖１－４仿真毛刺變化的５個階段??雖然針對鉆削過程中出口端的毛刺生成已經(jīng)有很對學者通過建模仿真分析??對毛刺的產(chǎn)生機理進行了闡釋，但是針對疊層結構時在層間產(chǎn)生的毛刺的情況的??研宄還需要進一步分析。ＪｉｈｏｎｇＣｈｏｉ等［１６］基于ＤＡＤｏｍｆｅｌｄ的有限元模型提出了??一個預測毛刺大小的定量量化方法，圖１－?５為他們在仿真過程中利用節(jié)點的位??５??

山東大學碩士學位論文??移來表示毛刺的厚度和高度的仿真模型和結果。王豪等結合疊層間毛刺的產(chǎn)??生的分析，提出疊層結構的層間間隙形成原理，見圖１－６。??＾?ｆｉｂｉｉ?：?ｉ??（ａ）鉆削分析的有限元模型?（ｂ）鉆削毛刺的仿真結果??圖１－?５有限元模型及模擬結果??：￣ｎｍｉ??（ａ）疊層間隙產(chǎn)生模型?（ｂ）層間毛刺結構示意圖??圖１－６疊層層間間隙產(chǎn)生原理示意圖??在自動鉆鉚技術在航空航天領域不斷推廣的今天，越來越多的機器人自動制??孔裝備被應用到航空航天零部件的加工裝配過程中。層間毛刺問題在機器人制孔??過程中依然未得到解決。在航空制造的工程要求將疊層間的毛刺大小控制在“無??毛刺”范圍內(nèi)�！盁o毛刺”是指毛刺高度在滿足裝配精度要求的高度范圍內(nèi)（不??同的制造單位要求有所不同，一般設定的毛刺閾值在〇．ｌ￣〇．１５ｍｍ之間），從而??不需要額外的去毛刺工序［１８］￣［１９］。當前，在自動化制孔技術推廣過程中，疊層間??毛刺的控制主要有３種途徑：選用特定的刀具；選用合適的工藝參數(shù)；通過壓力??角結構對疊層結構預加一定大小的壓緊力，然后再進行制孔加工。??從刀具結構參數(shù)的角度看，ＫｏＳＬ等研宄表明：通過重新設計鉆頭的幾??何角度，選擇帶有導向的階梯鉆，可明顯減小制孔毛刺的生成。加利福尼亞大學??伯克利分校的Ｄ．?Ａ．?Ｄｏｒｎｆｅｌｄ等ｔ２１］基于能量守恒，推導出鈦合金材料的鉆削出口??毛刺厚度、高度的數(shù)學模型

【參考文獻】：
期刊論文
[1]基于不同壓緊條件下疊層材料制孔層間毛刺的試驗研究[J]. 王豪,孫鑫,胡堅.  機械制造. 2016(01)
[2]疊層結構機器人制孔壓緊力預測[J]. 陳威,朱偉東,章明,趙健冬,梅標.  浙江大學學報(工學版). 2015(12)
[3]碳纖維復合材料/鋁合金疊層制孔工藝試驗研究[J]. 王豪,胡堅,孫鑫.  工具技術. 2015(11)
[4]航空疊層材料制孔技術研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢分析[J]. 李春奇,殷俊,傅玉燦,陳燕,楊浩駿.  機械制造與自動化. 2015(03)
[5]三尖鉆鉆削CFRP/Al疊層構件的表面質(zhì)量研究[J]. 劉姿,張霖,田威,廖文和.  機械制造. 2015(04)
[6]鈦合金與鋁合金疊層材料制孔研究[J]. 王明海,徐穎翔,鄭耀輝.  制造技術與機床. 2014(11)
[7]碳纖維復合材料/鋁合金疊層制孔的軸向力研究[J]. 孫鑫,田威,劉姿,李大鵬.  機械制造. 2014(06)
[8]肯納金屬推出用于CFRP/金屬層疊板材料加工的整體硬質(zhì)合金鉆頭[J].   鈦工業(yè)進展. 2014(02)
[9]預壓緊力下疊層鋁合金鉆孔層間毛刺試驗研究[J]. 李源,胡永祥,姚振強.  組合機床與自動化加工技術. 2014(02)
[10]鈦合金與鋁合金夾層結構裝配孔精加工工藝研究[J]. 徐光,于海濤.  門窗. 2013(11)

博士論文
[1]航空疊層構件材料螺旋銑孔工藝基礎研究[D]. 單以才.南京航空航天大學 2014

碩士論文
[1]TC4-DT鈦合金切削性能研究與仿生刀具結構設計[D]. 姜振喜.山東大學 2016
[2]碳纖維—鈦層間混雜復合材料制孔工藝研究[D]. 汪喜.廣西大學 2013
[3]面向飛機長壽命連接的制孔工藝研究[D]. 洪華舟.南京航空航天大學 2012
[4]碳纖維復合材料制孔缺陷及對策的試驗研究[D]. 李鳳全.大連理工大學 2008



本文編號：2903046