隨著航空航天事業(yè)的蓬勃發(fā)展,碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料(CFRP)以其質(zhì)輕高強(qiáng)的優(yōu)良特性,愈發(fā)被廣泛應(yīng)用。然而在對CFRP材料進(jìn)行制孔的過程中,受其內(nèi)部纖維相的磨蝕作用,切削區(qū)溫度很高,極易誘發(fā)加工損傷,導(dǎo)致構(gòu)件力學(xué)性能低,服役壽命短。因此有必要對切削區(qū)進(jìn)行冷卻。然而,受CFRP材料性能限制,傳統(tǒng)的冷卻方法并不適用。為此,本文以易獲取、無殘留的空氣作為冷卻介質(zhì),開展了對空氣冷卻工藝方法及工藝參數(shù)的研究,以降低鉆削溫度,提升加工質(zhì)量。主要研究內(nèi)容及結(jié)論如下:(1)建立了CFRP鉆削區(qū)的流場環(huán)境有限元模型,獲得了不同冷卻空氣方向及壓力條件下,流場內(nèi)的氣體流速和氣壓分布規(guī)律。結(jié)合平行流壁面換熱理論,得到了冷卻空氣方向及壓力與換熱系數(shù)之間的計(jì)算方程。為后續(xù)深入探究氣流參數(shù)與加工損傷間的關(guān)系提供了理論依據(jù);(2)基于流場仿真結(jié)果,發(fā)現(xiàn)冷卻空氣流向會顯著影響加工質(zhì)量。為此,搭建了可控氣體流向的實(shí)驗(yàn)平臺,分析了空氣流向?qū)Φ毒吣p及加工損傷的影響規(guī)律。結(jié)果表明,采用逆向冷卻氣流更能夠推遲刃口進(jìn)入快速磨損階段。對比出口損傷發(fā)現(xiàn),正向吹氣冷卻會加重?fù)p傷,而逆向氣流產(chǎn)生的損傷與干切削差異不大。根據(jù)上述結(jié)論,提出了通...

【文章頁數(shù)】：78 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
1.緒論
    1.1 論文研究背景
        1.1.1 碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料(CFRP)
        1.1.2 CFRP的制孔加工
        1.1.3 CFRP制孔加工中產(chǎn)生的損傷和切削熱問題
    1.2 國內(nèi)外CFRP冷卻加工研究現(xiàn)狀
        1.2.1 溫度對CFRP加工質(zhì)量影響的研究現(xiàn)狀
        1.2.2 CFRP冷卻輔助工藝方法的研究現(xiàn)狀
        1.2.3 CFRP冷卻輔助工藝參數(shù)的研究現(xiàn)狀
    1.3 研究內(nèi)容與創(chuàng)新點(diǎn)
2 空氣流向及壓力對切削區(qū)的影響仿真
    2.1 切削區(qū)氣流環(huán)境
    2.2 流場建模及參數(shù)設(shè)定
        2.2.1 創(chuàng)建幾何體及部件劃分
        2.2.2 網(wǎng)格的劃分及局部細(xì)化
        2.2.3 邊界層設(shè)定及相關(guān)參數(shù)計(jì)算
    2.3 仿真求解及后處理
        2.3.1 檢查及求解
        2.3.2 速度及壓力分布云圖
        2.3.3 三維流線圖
    2.4 基于平板換熱理論的氣流影響分析
3 冷卻空氣流向?qū)Φ毒吣p及出口損傷的影響
    3.1 實(shí)驗(yàn)材料及實(shí)驗(yàn)平臺
        3.1.1 實(shí)驗(yàn)用基礎(chǔ)鉆型及CFRP板材
        3.1.2 實(shí)驗(yàn)平臺功能要求及對應(yīng)解決方案
    3.2 刀具磨損測量及終孔質(zhì)量評價方法
        3.2.1 刀具磨損的表征方法
        3.2.2 出口撕裂損傷評價方法
        3.2.3 出口毛刺損傷評價方法
    3.3 冷卻空氣流向?qū)Φ毒吣p的影響分析
        3.3.1 鈍圓半徑變化及分析
        3.3.2 后刀面磨損長度變化及分析
    3.4 冷卻空氣流向?qū)Τ隹趽p傷的影響分析
        3.4.1 出口撕裂分析
        3.4.2 出口毛刺高度分析
    3.5 逆向冷卻工藝的提出
4 基于出口毛刺懸臂梁模型的逆向冷卻工藝參數(shù)優(yōu)化
    4.1 出口毛刺懸臂梁模型
    4.2 逆向冷卻工藝實(shí)驗(yàn)獲取模型參數(shù)
        4.2.1 實(shí)驗(yàn)平臺的升級
        4.2.2 切削溫度
        4.2.3 材料模量的計(jì)算
        4.2.4 鉆削軸向力
        4.2.5 纖維斷面尺寸
    4.3 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證模型準(zhǔn)確性
    4.4 本章小結(jié)
5 逆向冷卻相關(guān)設(shè)備開發(fā)
    5.1 便攜式逆向冷卻設(shè)備開發(fā)
        5.1.1 設(shè)備開發(fā)要求及對應(yīng)解決方案
        5.1.2 最終設(shè)備及實(shí)驗(yàn)效果
    5.2 機(jī)夾式逆向冷卻設(shè)備開發(fā)
        5.2.1 設(shè)備開發(fā)要求及對應(yīng)解決方案
        5.2.2 最終設(shè)備及實(shí)驗(yàn)效果
結(jié)論
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文情況
致謝



本文編號：3865272