碳纤维复合材料旋刨制孔刀具研究

发布时间：2017-11-21 09:13

  本文关键词：碳纤维复合材料旋刨制孔刀具研究

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【摘要】：碳纤维复合材料(Carbon Fiber Reinforced Plastics)由于其特殊的叠层结构、硬度高、散热慢等缺点,使得它在制孔方面很容易产生如分层、撕裂和毛刺等孔口缺陷,以致于加工后的孔精度和材料表面质量难以保证。针对碳纤维复合材料的难加工特性,本论文以单齿开孔器作为刨刀进行分析研究,对其制孔过程中产生的轴向力、孔的加工质量和刀具磨损开展了相关的有限元仿真及基础试验研究,主要工作及成果包括：(1)基于有限元基本原理,研究旋刨制孔的有限元的关键技术,提出碳纤维复合材料有限元建模方法,着重分析了碳纤维复合材料制孔时断屑形式及其在仿真过程中的失效模型,本论文采用HASHIN准则损伤模型。(2)使用有限元分析软件ABAQUS建立单向碳纤维复合材料二维切削有限元模型,分析碳纤维复合材料制孔缺陷形成的原因,结果表明当纤维方向为900时,加工质量较好,纤维方向为135°时,加工质量较差。(3)基于有限元仿真软件ABAQUS,建立碳纤维复合材料旋刨制孔有限元模型,对刨刀的前角对轴向力及孔的出口质量的影响进行了仿真研究,最终得出结论：随着刨刀前角的增大,刀具所受的轴向力逐渐减小并且孔的出口质量逐渐变好。(4)通过对比试验研究了不同刀具对碳纤维复合材料制孔时轴向力与孔的加工质量,最终得出结论：在对碳纤维复合材料进行制孔时,刨刀能大幅度的降低轴向力和提高孔的加工质量。(5)研究刀具的前角对碳纤维制孔的影响,在转速为4000r/min.进给速度为100mm/min条件下选用不同前角的刨刀进行制孔,试验结果表明,前角越大,刀具所受的轴向力越小并且孔的出口质量越好,并且前角为15°为最佳。(6)分析刀具的使用寿命,通过加工80多个孔过程中,对刀具进行观察分析,得出在加工一定数量的孔时,刀具所受的轴向力先增大后减小,并且刀尖、切削刃的磨损较严重,在加工30个孔以上时,孔的出口质量已经越来越差,刀具已达到其使用寿命。
【学位授予单位】：天津工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TB33

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本文编号：1210405