本文關(guān)鍵詞：石英纖維增強(qiáng)陶瓷基復(fù)合材料制孔工藝研究及裝置研制

  更多相關(guān)文章： 石英纖維增強(qiáng)陶瓷基復(fù)合材料 天線罩 螺旋銑 PCD刀具 電鍍金剛石套料鉆 加工裝置

【摘要】：石英纖維增強(qiáng)陶瓷基復(fù)合材料(quartz fiber reinforced ceramic matrix composites,簡稱QFRCMCs)具有傳統(tǒng)復(fù)合材料輕質(zhì)高強(qiáng)的特性,同時其構(gòu)成組分使其在耐磨蝕、耐高溫、抗熱沖擊和透波等方面有其它材料不可比擬的優(yōu)勢,隨著其制備技術(shù)的發(fā)展和航空航天領(lǐng)域?qū)Σ牧闲阅芨叩囊?QFRCMCs逐漸成為天線罩等零件的首選材料,然而其高硬、耐磨和隔熱等特性給切削加工帶來巨大的困難,刀具耐用度低,且易產(chǎn)生加工缺陷,特別是天線罩內(nèi)壁盲孔加工難度更大,效率極低。目前,我國對航空航天中用石英纖維增強(qiáng)陶瓷基復(fù)合材料天線罩內(nèi)壁盲孔的加工還處于手工鉆孔狀態(tài),嚴(yán)重影響了我國飛機(jī)、導(dǎo)彈等裝備的研制進(jìn)度。本論文針對航空航天企業(yè)等相關(guān)技術(shù)需求,開展了石英纖維增強(qiáng)陶瓷基復(fù)合材料天線罩內(nèi)壁制盲孔的加工技術(shù)研究和裝置的研制,主要研究內(nèi)容和成果如下。(1)分別用硬質(zhì)合金刀具鉆孔、PCD刀具鉆孔和電鍍金剛石套料鉆螺旋銑磨制孔,比較分析了其切削力、切削溫度的變化規(guī)律以及在加工質(zhì)量和刀具磨損等方面的優(yōu)勢和缺點(diǎn)。試驗(yàn)結(jié)果表明：PCD刀具鉆孔和電鍍金剛石套料螺旋銑制孔在加工QFRCMCs都有其獨(dú)特的優(yōu)勢,PCD刀具鉆孔具有相對較好的加工入口質(zhì)量、制孔精度和刀具耐用度,確定了PCD刀具加工QFRCMCs相對合理的加工工藝參數(shù)范圍,為天線罩內(nèi)壁孔數(shù)控加工裝置的研制提供了可靠的設(shè)計(jì)依據(jù)。套料鉆螺旋銑磨制孔有更小的切削力、更低切削的溫度和相對較好的孔壁質(zhì)量。(2)鑒于PCD刀具制孔存在的不足和螺旋銑制孔的一些優(yōu)勢,分別采用硬質(zhì)合金銑刀、PCD銑刀和電鍍金剛石套料鉆螺旋銑制孔進(jìn)行了進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn),并針對前面試驗(yàn)中套料鉆螺旋銑磨制孔的不足進(jìn)行了進(jìn)一步研究。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：同樣材質(zhì)的刀具采用螺旋銑制孔工藝有更小的切削力和更低切削溫度,刀具耐用度更好；電鍍金剛套料鉆螺旋銑磨制孔乙過程中的制孔精度差、切刀痕可以通過提高刀具剛度解決；其刀具堵塞問題可以通過中空主軸的通氣解決；其入口質(zhì)量偏差可以通過材料表面覆蓋凝結(jié)膠解決。(3)根據(jù)石英纖維增強(qiáng)陶瓷基復(fù)合材料天線罩零件的特征和加工需求,研制了天線罩內(nèi)壁制盲孔的專用數(shù)控加工裝置,并通過有限元分析對其結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化,同時確定了合理可行的加工工藝,顯著提高了天線罩內(nèi)壁制孔的加工效率和加工質(zhì)量,同時降低了生產(chǎn)成本,并未后續(xù)實(shí)現(xiàn)該類零件的自動化制孔加工奠定了一定基礎(chǔ)。
【關(guān)鍵詞】：石英纖維增強(qiáng)陶瓷基復(fù)合材料 天線罩 螺旋銑 PCD刀具 電鍍金剛石套料鉆 加工裝置
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：V257;TQ174.758.22
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 1 緒論10-18
• 1.1 復(fù)合材料的應(yīng)用概述10-11
• 1.2 纖維增強(qiáng)陶瓷基復(fù)合材料概述11-13
• 1.2.1 纖維增強(qiáng)陶瓷基復(fù)合材料的出現(xiàn)11
• 1.2.2 FRCMCs的特性及其在天線罩上的應(yīng)用11-13
• 1.3 FRCMCs加工技術(shù)研究現(xiàn)狀13-15
• 1.3.1 FRCMCs加工難點(diǎn)13-14
• 1.3.2 FRCMCs加工技術(shù)及工藝方法14-15
• 1.4 本課題的來源及研究的目的和意義15-17
• 1.5 論文研究內(nèi)容17-18
• 2 石英纖維增強(qiáng)陶瓷基復(fù)合材料制孔工藝研究18-43
• 2.1 試驗(yàn)原理18-19
• 2.2 制孔試驗(yàn)設(shè)計(jì)19-22
• 2.2.1 刀具19-20
• 2.2.2 工件20
• 2.2.3 試驗(yàn)平臺的構(gòu)建20-22
• 2.3 切削力22-24
• 2.3.1 切削力隨切削參數(shù)的變化22-23
• 2.3.2 X向和Y向切削力的分析23-24
• 2.3.3 切削力隨鉆孔個數(shù)的變化24
• 2.4 切削溫度24-27
• 2.4.1 切削溫度采樣25
• 2.4.2 切削溫度變化規(guī)律25-27
• 2.5 制孔質(zhì)量27-30
• 2.5.1 孔壁和入口質(zhì)量27-29
• 2.5.2 制孔直徑和圓柱度29-30
• 2.6 刀具磨損30-33
• 2.7 刀具的確定及PCD刀具鉆削工藝參數(shù)的選擇33-34
• 2.8 螺旋銑制孔工藝研究34-42
• 2.8.1 刀具和材料35-36
• 2.8.2 試驗(yàn)平臺的構(gòu)建36
• 2.8.3 切削力36-37
• 2.8.4 加工質(zhì)量37-39
• 2.8.5 刀具磨損39-42
• 2.9 本章小結(jié)42-43
• 3 天線罩內(nèi)壁孔數(shù)控加工裝置的設(shè)計(jì)43-61
• 3.1 天線罩結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及加工要求分析43-45
• 3.1.1 天線罩結(jié)構(gòu)特點(diǎn)43-44
• 3.1.2 加工裝置的要求44-45
• 3.1.3 主要難點(diǎn)45
• 3.2 天線罩內(nèi)壁孔數(shù)控加工裝置研制45-52
• 3.2.1 加工裝置的總體方案45-46
• 3.2.2 天線罩內(nèi)壁孔數(shù)控加工裝置主要結(jié)構(gòu)46-47
• 3.2.3 立柱和床身的設(shè)計(jì)47-48
• 3.2.4 直線運(yùn)動機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)48-50
• 3.2.5 主軸的選用50-51
• 3.2.6 回轉(zhuǎn)工作臺設(shè)計(jì)51-52
• 3.3 專用夾具設(shè)計(jì)52-53
• 3.3.1 夾具的主要技術(shù)方案52-53
• 3.3.2 夾具的設(shè)計(jì)53
• 3.4 天線罩內(nèi)壁孔數(shù)控加工裝置的有限元分析53-61
• 3.4.1 加工裝置模型建立54-55
• 3.4.2 加工裝置部件的材質(zhì)和接觸定義及網(wǎng)格劃分55-56
• 3.4.3 加工裝置的靜力分析56-58
• 3.4.4 加工裝置的模態(tài)分析58-61
• 4 加工裝置的制造與調(diào)試61-69
• 4.1 加工裝置的制造61-62
• 4.2 加工裝置調(diào)試62-64
• 4.2.1 靜態(tài)精度檢測62-63
• 4.2.2 加工裝置的達(dá)到的主要指標(biāo)及要求63-64
• 4.3 確定加工裝置的加工工藝方法64-66
• 4.4 試驗(yàn)件加工驗(yàn)證66-67
• 4.4.1 樣件加工試驗(yàn)設(shè)計(jì)66
• 4.4.2 樣件加工效率及質(zhì)量66-67
• 4.5 加工裝置的主要特點(diǎn)67-68
• 4.6 項(xiàng)目研究效益及優(yōu)化改進(jìn)68-69
• 結(jié)論69-70
• 參考文獻(xiàn)70-73
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文情況73-74
• 致謝74-75

【相似文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 范信江;;不同硬度材料結(jié)合面制孔方法[J];機(jī)械工程師;2012年07期

2 王志儒;;制孔鉗[J];機(jī)械工人.冷加工;1989年11期

3 夏伯雄;;多主軸高速制孔[J];裝備機(jī)械;2004年01期

4 耿狄,鄧劍平;絞制孔開槽工具的探討[J];西部糧油科技;1998年01期

5 李亞宏;寧保國;張艷肖;;大型機(jī)加件自動制孔技術(shù)的研究[J];裝備制造技術(shù);2014年01期

6 明偉偉;王昌贏;魏瑩瑩;安慶龍;陳明;;纖維增強(qiáng)復(fù)合材料制孔刀具技術(shù)研究進(jìn)展[J];航空制造技術(shù);2013年14期

7 羅和平;劉春時;李焱;林劍鋒;閆海;張傳思;;多功能制孔執(zhí)行器的研制[J];機(jī)械設(shè)計(jì)與制造;2010年08期

8 夏伯雄,葉紅;多主軸高速制孔[J];機(jī)械;2004年S1期

9 李茂江，張玉本;橋梁制孔用全膠軟管的研制[J];特種橡膠制品;1995年06期

10 徐錦泱;蔡曉江;魏瑩瑩;安慶龍;陳明;;高強(qiáng)度型T800S/250F CFRP的制孔缺陷研究[J];制造技術(shù)與機(jī)床;2013年03期

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前3條

1 董登科;王俊揚(yáng);;緊固孔原始疲勞質(zhì)量控制與制孔技術(shù)研究[A];第八屆全國結(jié)構(gòu)工程學(xué)術(shù)會議論文集（第Ⅱ卷）[C];1999年

2 肖望東;王聲;王宏明;;于MBD技術(shù)飛整體薄壁加件制孔技術(shù)的應(yīng)用[A];全面建成小康社會與中國航空發(fā)展——2013首屆中國航空科學(xué)技術(shù)大會論文集[C];2013年

3 雷云;陳偉濤;;鄭州黃河橋鋼桁梁主桁桿件制孔精度控制[A];2014年全國鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與施工學(xué)術(shù)會議論文集[C];2014年

中國重要報(bào)紙全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 本報(bào)通訊員 白曉燕;技術(shù)管理：向國際一流水平看齊[N];中國航空報(bào);2011年

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 溫泉;C/E復(fù)合材料制孔損傷形成機(jī)理與評價方法研究[D];大連理工大學(xué);2014年

2 王奔;切削力和熱對C/E復(fù)合材料制孔損傷的影響機(jī)理[D];大連理工大學(xué);2014年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 江一行;環(huán)形軌自動化制孔系統(tǒng)開發(fā)及其定位精度分析[D];浙江大學(xué);2014年

2 李聰;面向機(jī)器人自動化疊層制孔過程的壓緊力優(yōu)化[D];浙江大學(xué);2016年

3 張阿龍;大型飛機(jī)機(jī)身環(huán)形對接區(qū)高效精確制孔技術(shù)[D];浙江大學(xué);2016年

4 羅W，

本文編號：576133