本文關(guān)鍵詞：Nomex蜂窩材料直刃尖刀超聲切割切削力分析

  更多相關(guān)文章： Nomex 直刃刀具 超聲振動(dòng) 工藝參數(shù)優(yōu)化

【摘要】：Nomex蜂窩夾層結(jié)構(gòu)復(fù)合材料具有良好的電氣性能和力學(xué)特性,包括較低的密度、極強(qiáng)的縱向剛度,良好的阻熱絕緣性能,高比強(qiáng)度和比剛度等,廣泛應(yīng)用于航空航天、汽車、武器等工業(yè)產(chǎn)品制造中。但同時(shí)Nomex蜂窩結(jié)構(gòu)復(fù)合材料的面內(nèi)橫向剛度較弱,是一種典型的弱剛度難加工材料。目前廣泛采用傳統(tǒng)的高速銑削方法加工Nomex蜂窩材料結(jié)構(gòu)件復(fù)雜曲面,會(huì)出現(xiàn)脫膠、蜂窩壁紙張開裂、紙張切割邊緣纖維毛刺、網(wǎng)格結(jié)構(gòu)變形甚至壓潰等加工缺陷,影響蜂窩夾層結(jié)構(gòu)件的質(zhì)量,難以滿足實(shí)際使用需求。超聲振動(dòng)切割是近年來(lái)應(yīng)用于復(fù)合材料切割加工領(lǐng)域的一種新型加工技術(shù)。由于其具有加工效率高、材料損害率低、無(wú)切屑、無(wú)粉塵等優(yōu)勢(shì),可有效避免傳統(tǒng)加工方法出現(xiàn)的問(wèn)題,在國(guó)內(nèi)外航空航天工業(yè)制造中得到了廣泛的應(yīng)用。國(guó)外部分公司已成功將超聲切割技術(shù)應(yīng)用于Nomex蜂窩復(fù)雜型面加工,開發(fā)了專用裝備。近年來(lái)國(guó)內(nèi)航空制造企業(yè)開始引進(jìn)超聲振動(dòng)加工設(shè)備,部分科研院所也開始研究復(fù)合材料的超聲切割加工機(jī)理和關(guān)鍵技術(shù),但尚未形成系統(tǒng)的超聲切割Nomex蜂窩的理論和技術(shù)體系,尚未開發(fā)出成熟的專用超聲切割專用裝備。深入研究Nomex蜂窩材料的超聲切割加工機(jī)理,優(yōu)化不同規(guī)格蜂窩材料的超聲切割加工工藝,對(duì)提高Nomex蜂窩材料切割加工效率和質(zhì)量、開發(fā)Nomex蜂窩材料超聲切割專用設(shè)備、推動(dòng)Nomex蜂窩先進(jìn)加工技術(shù)的進(jìn)展具有重要意義。本文針對(duì)直刃尖刀超聲切割的特點(diǎn),建立了直刃尖刀超聲切割Nomex蜂窩復(fù)合材料時(shí)刀具與工件間的接觸模型,研究了超聲振動(dòng)切割Nomex蜂窩的加工機(jī)理,分析了超聲切割加工工藝。搭建了超聲切割加工試驗(yàn)平臺(tái),開展了直刃尖刀超聲切割Nomex蜂窩的實(shí)驗(yàn)研究,驗(yàn)證了理論分析結(jié)論。主要研究?jī)?nèi)容如下：(1)搭建超聲振動(dòng)切割加工系統(tǒng),進(jìn)行振動(dòng)性能測(cè)試試驗(yàn)。(2)基于材料內(nèi)動(dòng)態(tài)應(yīng)力變化過(guò)程,研究超聲振動(dòng)對(duì)Nomex蜂窩的切割加工過(guò)程的作用,分析了在超聲作用下材料的破壞形式；判斷超聲振動(dòng)的作用方向,對(duì)各個(gè)工藝參數(shù)對(duì)切割力的影響規(guī)律進(jìn)行了研究。(3)搭建超聲振動(dòng)切割試驗(yàn)平臺(tái),開展超聲振動(dòng)切割工藝試驗(yàn),對(duì)超聲振動(dòng)的作用規(guī)律進(jìn)行了理論驗(yàn)證,并對(duì)各個(gè)加工參數(shù)對(duì)蜂窩材料切割力的影響規(guī)律進(jìn)行分析,同時(shí)對(duì)加工后的工件切割質(zhì)量進(jìn)行觀察。試驗(yàn)結(jié)果與理論分析規(guī)律一致,使用合理的切割加工參數(shù)能夠有效降低切割力,提高加工材料的切割表面及結(jié)構(gòu)質(zhì)量。
【關(guān)鍵詞】：Nomex 直刃刀具 超聲振動(dòng) 工藝參數(shù)優(yōu)化
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TG48
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 緒論9-19
• 1.1 Nomex芳綸紙及芳綸蜂窩材料的應(yīng)用現(xiàn)狀9-11
• 1.2 Nomex蜂窩復(fù)合材料加工技術(shù)研究現(xiàn)狀11-16
• 1.2.1 Nomex蜂窩復(fù)合材料的高速銑削加工11-13
• 1.2.2 Nomex蜂窩復(fù)合材料加工技術(shù)研究進(jìn)展13-14
• 1.2.3 超聲切割技術(shù)優(yōu)勢(shì)特點(diǎn)及應(yīng)用研究現(xiàn)狀14-16
• 1.3 課題來(lái)源、研究意義和目的、主要研究?jī)?nèi)容16-17
• 1.3.1 課題來(lái)源16
• 1.3.2 研究意義和目的16-17
• 1.3.3 主要研究?jī)?nèi)容17
• 1.4 本章小結(jié)17-19
• 2 Nomex蜂窩材料超聲振動(dòng)切割加工技術(shù)裝備及工藝19-30
• 2.1 超聲加工原理19-20
• 2.2 超聲加工系統(tǒng)的組成20-22
• 2.2.1 超聲電源20-21
• 2.2.2 超聲振動(dòng)單元21-22
• 2.3 刀具振動(dòng)性能測(cè)試22-27
• 2.3.1 超聲振動(dòng)系統(tǒng)電路匹配及諧振頻率測(cè)定23-24
• 2.3.2 刀具振幅測(cè)定24-27
• 2.4 Nomex蜂窩結(jié)構(gòu)材料超聲切割工藝27-29
• 2.5 本章小結(jié)29-30
• 3 Nomex蜂窩材料超聲振動(dòng)切割過(guò)程影響分析30-39
• 3.1 超聲切割過(guò)程刀具運(yùn)動(dòng)過(guò)程及切割力分布分析30-32
• 3.1.1 刀具刃口切割力分布分析30-31
• 3.1.2 刀具與材料相對(duì)接觸及切割力分布31-32
• 3.2 超聲切削蜂窩材料切削區(qū)域的應(yīng)力分析32-36
• 3.2.1 Nomex蜂窩材料力學(xué)性能32-33
• 3.2.2 超聲振動(dòng)過(guò)程對(duì)材料應(yīng)力變化規(guī)律的影響33-36
• 3.3 超聲振動(dòng)及加工工藝參數(shù)對(duì)切割力影響分析36-38
• 3.3.1 超聲振動(dòng)振幅對(duì)材料破壞應(yīng)力的影響36-37
• 3.3.2 切割過(guò)程進(jìn)給速度對(duì)材料破壞應(yīng)力的影響37-38
• 3.4 本章小結(jié)38-39
• 4 直刃刀具超聲振動(dòng)切割Nomex蜂窩材料試驗(yàn)39-58
• 4.1 切割試驗(yàn)設(shè)備及材料39-42
• 4.1.1 切割試驗(yàn)臺(tái)結(jié)構(gòu)39-40
• 4.1.2 切割試驗(yàn)使用材料及刀具40-42
• 4.2 切割試驗(yàn)設(shè)計(jì)42-44
• 4.2.1 理論驗(yàn)證試驗(yàn)設(shè)計(jì)42-43
• 4.2.2 切割工藝試驗(yàn)設(shè)計(jì)43-44
• 4.3 超聲振動(dòng)切割理論驗(yàn)證試驗(yàn)44-51
• 4.3.1 超聲振動(dòng)分量對(duì)切割力影響試驗(yàn)45-49
• 4.3.2 進(jìn)給速度對(duì)切割力影響試驗(yàn)49-51
• 4.3.3 理論驗(yàn)證試驗(yàn)總結(jié)51
• 4.4 超聲振動(dòng)切割工藝試驗(yàn)51-53
• 4.5 Nomex蜂窩材料切割加工質(zhì)量觀測(cè)53-56
• 4.6 本章小結(jié)56-58
• 結(jié)論58-60
• 參考文獻(xiàn)60-64
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文情況64-65
• 致謝65-66

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