隨著我國(guó)航空工業(yè)的迅猛發(fā)展,碳纖維復(fù)合材料因其優(yōu)越的材料性能在該領(lǐng)域的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。然而碳纖維復(fù)合材料的層間強(qiáng)度低、導(dǎo)熱性能差,傳統(tǒng)的加工工藝難以實(shí)現(xiàn)碳纖維復(fù)合材料高效高質(zhì)量的加工,特別是當(dāng)碳纖維復(fù)合材料和金屬材料形成疊層構(gòu)件時(shí)加工質(zhì)量更加難以保障。為此,本文采用超聲振動(dòng)輔助鉆削技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)其高效高質(zhì)量加工,并通過(guò)對(duì)超聲振動(dòng)輔助鉆削力、鉆削溫度及鉆削質(zhì)量進(jìn)行了系統(tǒng)性的分析,開(kāi)展了將超聲振動(dòng)輔助鉆削技術(shù)應(yīng)用于碳纖維復(fù)合材料/鋁合金疊層構(gòu)件鉆削領(lǐng)域可行性研究。本文的主要研究?jī)?nèi)容如下:（1）開(kāi)展了碳纖維復(fù)合材料超聲振動(dòng)輔助鉆削力研究。針對(duì)超聲振動(dòng)輔助鉆削的特點(diǎn),對(duì)鉆頭的運(yùn)動(dòng)學(xué)進(jìn)行了研究,分析了鉆頭切削刃的運(yùn)動(dòng)軌跡,并得到了鉆頭的動(dòng)態(tài)鉆削厚度和平均鉆削厚度,同時(shí)結(jié)合直角切削模型和Hertz接觸理論,建立了一種超聲振動(dòng)輔助鉆削碳纖維復(fù)合材料的鉆削力模型。另外開(kāi)展了超聲振動(dòng)輔助鉆削碳纖維復(fù)合材料鉆削力實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)結(jié)果和理論值具有相同的變化趨勢(shì),驗(yàn)證了模型的合理性和有效型。（2）開(kāi)展了碳纖維復(fù)合材料/鋁合金疊層構(gòu)件超聲振動(dòng)輔助鉆削溫度研究。通過(guò)對(duì)鉆削溫度理論和鉆削過(guò)程的研究,研究了鉆削過(guò)程中熱源的產(chǎn)生... 

【文章來(lái)源】：南京理工大學(xué)江蘇省 211工程院校

【文章頁(yè)數(shù)】：71 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

圖１．１波音７８７中各種材料所占的比重??

１緒論?碩士學(xué)位論文??工業(yè)的迅速發(fā)展，Ｃ９１９大型客機(jī)的首飛成功，特別是在國(guó)內(nèi)外獲得的訂單越來(lái)越多，??復(fù)合材料及鋁合金的大量應(yīng)用是必然的趨勢(shì)。如圖１．２所示為２０００年和２０２０年（預(yù)測(cè)）??飛機(jī)上各種材料所占比例�？梢钥闯鰪�(fù)合材料的使用比例將大幅增加，在２０２０年預(yù)計(jì)??占飛機(jī)材料的６５％左右，而鋁合金的使用量雖有下滑但是依然占據(jù)著１５％的比重。因此，??近期碳纖維復(fù)合材料／錯(cuò)合金疊層構(gòu)件的加工將是一直存在的問(wèn)題。??ＨＰ?ＡＩ?■■?Ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｅｓ??＿Ｔｉ?國(guó)?ＡＩ??■■?Ｓｔｅｅｌ?！■?Ｓｔｅｅｌ???１５％?：?］?Ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｅｓ?一?１５％?Ｔｉ??／Ｃ?１５％?１５％??細(xì)——曝??２０００年飛機(jī)上各種村料的使用比例?２０２０年飛機(jī)上＆種材Ｒ的使用比例??圖１．２飛機(jī)各材料使用比例??制孔是在飛機(jī)結(jié)構(gòu)件中最為常見(jiàn)的加工方式，例如，Ｆ－２２戰(zhàn)斗機(jī)的一副機(jī)翼有１．４??萬(wàn)個(gè)孔需要加工，一架波音７４７飛機(jī)上的連接孔就多達(dá)３００多萬(wàn)個(gè)「１。因此，碳纖維復(fù)??合材料在飛機(jī)結(jié)構(gòu)件的加工中不可避免的存在鉆孔問(wèn)題。而鉆孔是鉚接或螺栓連接工藝??的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，孔的質(zhì)量是保證連接質(zhì)量的關(guān)鍵。有統(tǒng)計(jì)表明飛機(jī)機(jī)體７０％？８０％的疲勞??破壞發(fā)生在機(jī)構(gòu)相互連接的部位，８０％的疲勞裂紋產(chǎn)生于連接孔處１８］。因此，碳纖維復(fù)??合材料／培合金疊層構(gòu)件中孔的加工問(wèn)題一直備受關(guān)注，如何實(shí)現(xiàn)疊層材料高質(zhì)高效的鉆??孔是飛機(jī)制造領(lǐng)域一個(gè)必須解決的難題。??碳纖維復(fù)合材料是一種難加工材料

碩士學(xué)位論文?碳纖維復(fù)合材料／錯(cuò)合金疊層構(gòu)件超聲振動(dòng)輔助鉆削技術(shù)研究??起材料分層和纖維拔出，從而使得孔壁表面粗糙度增大。圖１．３和１．４分別為碳纖維復(fù)??合材料鉆孔損傷的示意圖和觀測(cè)圖。對(duì)于碳纖維復(fù)合材料，其導(dǎo)熱性相對(duì)較差、耐熱性??能較低、其中的環(huán)氧樹(shù)脂基體玻璃化溫度不高，在鉆削加工過(guò)程中產(chǎn)生過(guò)高的鉆削溫度??會(huì)嚴(yán)重影響其各項(xiàng)的力學(xué)性能，進(jìn)而影響碳纖維復(fù)合材料的使用性能。因此，將超聲振??動(dòng)技術(shù)引入現(xiàn)有的加工工藝可以有效降低鉆削力，并從工藝設(shè)計(jì)出發(fā)減小鉆削溫度，進(jìn)??而減少或消除疊層材料制孔損傷具有重要的意義。??ＡＤ，?１Ｋ?ｊ?Ａ＾Ｓｉ?［；，?？?？，糸？??￣－＾＝?ｘ?｜?乂?觀??Ｗ?Ｍ孔壁周?chē)悍謱樱??，??／??出口？毛刺｜７?＼｜孔徑：尺寸誤差｜?齡匕?、？?，?〇＇、：，｝?＼??圖１．３碳纖維復(fù)合材料鉆孔損傷示意圖?圖１．４碳纖維復(fù)合材料鉆孔損傷觀測(cè)圖??超聲振動(dòng)輔助鉆削是超聲加工和普通鉆削加工進(jìn)行疊加而形成的一種復(fù)合加工技??術(shù)＾１。與普通鉆削相比

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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碩士論文
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[3]碳纖維復(fù)合材料切削制孔機(jī)理與實(shí)驗(yàn)研究[D]. 凌杰.中北大學(xué) 2015
[4]飛機(jī)壁板疊層材料精密制孔工藝研究[D]. 劉姿.南京航空航天大學(xué) 2015
[5]單向C/E復(fù)合材料鉆削溫度場(chǎng)研究[D]. 朱國(guó)平.大連理工大學(xué) 2013
[6]軸向振動(dòng)鉆削機(jī)理及進(jìn)給方向毛刺形成與控制技術(shù)研究[D]. 王磊.江蘇大學(xué) 2008



本文編號(hào)：3043288