【摘要】：碳纖維復(fù)合材料和鈦合金材料因其特殊的機(jī)械、物理性能在飛機(jī)制造等行業(yè)的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。在飛機(jī)的裝配過(guò)程中,常用鉚接的方式連接碳纖維復(fù)合材料和鈦合金的疊層結(jié)構(gòu)。鉆削加工作為飛機(jī)制造裝配中最為重要的機(jī)械加工方式之一,研究碳纖維復(fù)合材料和鈦合金疊層結(jié)構(gòu)的鉆削過(guò)程,建立鉆削力模型,有助于更好地了解疊層結(jié)構(gòu)鉆削機(jī)理,從而為優(yōu)化制孔工藝、提高制孔質(zhì)量和裝配效率提供理論依據(jù)和工程計(jì)算工具。本文從理論分析和有限元分析兩個(gè)方面進(jìn)行了研究,對(duì)碳纖維復(fù)合材料和鈦合金疊層結(jié)構(gòu)鉆削力進(jìn)行建模和仿真研究,著重分析了不同加工參數(shù)對(duì)鉆削過(guò)程中軸向力的影響,研究主要從以下幾個(gè)方面展開(kāi):首先,對(duì)麻花鉆切削刃和工作面幾何關(guān)系進(jìn)行分析,將主切削刃離散成許多個(gè)微小的單元,將鉆削過(guò)程簡(jiǎn)化成這些單元的斜角切削和橫刃切削的疊加。采用數(shù)學(xué)分析的方法和斜角切削原理,得出麻花鉆鉆削力的數(shù)學(xué)模型以及單層板鉆削過(guò)程模型;將模型應(yīng)用到疊層結(jié)構(gòu)鉆削中,進(jìn)而得到疊層結(jié)構(gòu)鉆削過(guò)程的數(shù)學(xué)模型。其次,對(duì)碳纖維復(fù)合材料和鈦合金工件進(jìn)行鉆削試驗(yàn),通過(guò)試驗(yàn)數(shù)據(jù)和預(yù)測(cè)模型仿真結(jié)果進(jìn)行對(duì)比,驗(yàn)證了標(biāo)準(zhǔn)麻花鉆在穩(wěn)定鉆削時(shí)的鉆削力模型的有效性,同時(shí)對(duì)于單層板鉆削過(guò)程模型也具有有效性。然后,對(duì)碳纖維復(fù)合材料/鈦合金疊層結(jié)構(gòu)鉆削有限元建模總體設(shè)計(jì)方案和關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行研究,建立疊層結(jié)構(gòu)鉆削有限元仿真模型,并進(jìn)行仿真分析。主要分析了工藝參數(shù)和鉆頭直徑對(duì)軸向力的影響,不同工藝參數(shù)對(duì)疊層結(jié)構(gòu)鉆削層間間隙的影響以及軸向力和層間間隙之間的聯(lián)系。針對(duì)工件表面施加壓緊力的疊層結(jié)構(gòu)鉆削進(jìn)行有限元仿建模與仿真,驗(yàn)證壓緊力對(duì)疊層結(jié)構(gòu)層間間隙的影響。研究表明:疊層結(jié)構(gòu)鉆削的軸向力隨著鉆頭直徑和進(jìn)給量的增加而增加,隨著主軸轉(zhuǎn)速的增加而減小,其中主軸轉(zhuǎn)速對(duì)其的影響比較小;較大的主軸轉(zhuǎn)速和較小的進(jìn)給量可以有效地減小層間縫隙的大小;軸向力與層間間隙成正比關(guān)系;工件表面施加壓緊力也能減小層間間隙。
【學(xué)位授予單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TG52
【圖文】：

削復(fù)合材料的磨損機(jī)理。WC-Chen[17]采用不同的鉆削刀具對(duì)復(fù)合材料進(jìn)行驗(yàn)研究分析刀具幾何參數(shù)和工藝參數(shù)對(duì)鉆削力的影響，并提出了提高制孔。C.C.Taso[18]采用套料鉆（圖 1.1）鉆削復(fù)合材料試驗(yàn)，提出了金剛石磨粒，切削刃越薄都能有效的抑制分層缺陷的產(chǎn)生。

標(biāo)準(zhǔn)麻花鉆的幾何形狀和參數(shù)

Oxley斜角切削模型

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

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本文編號(hào)：2771356