GF/PP复合材料制孔损伤成因分析及抑制方法
发布时间：2021-05-19 13:34
热塑性复合材料（thermoplastic composites）除具有比强度高等优点外,相较于传统热固性复合材料还具有优良的环保性能和可修复性,是近年来逐渐兴起的新型复合材料,具有应用于高端工业装备及普通民用产品的巨大潜力。在实际应用中,连续纤维增强热塑性复合材料需要大量的制孔及切边以实现连接装配,然而受其各向异性、基体易软化等因素影响,在制孔过程中极易出现毛刺、撕裂等损伤现象。这些问题将导致零部件性能下降,制约了其的推广和应用,是亟待解决的关键问题。为揭示热塑性复合材料钻削损伤形成机制,本文以连续玻璃纤维增强聚丙烯复合材料（GF/PP）为研究对象,设计并搭建具有同步测量切削力、热信号等功能的高速摄影实验平台,详细分析了GF/PP复合材料的直角切削特性及钻削损伤成因,通过工艺实验和刀具结构改进等方法对制孔损伤进行抑制。本文的主要研究内容和结论如下:（1）通过直角切削实验对GF/PP复合材料的直角切削机理进行研究,分析不同纤维切削角度的工件形貌及切屑形态,发现纤维切削角度约为45°时切削质量最佳,除135°外,GF/PP复合材料在直角切削过程中均可连续成屑。基于三切削区等假设,针对纤维...
【文章来源】：大连理工大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：67 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 课题背景
1.1.1 热塑性复合材料及其优势
1.1.2 热塑性复合材料的应用
1.2 国内外研究现状
1.2.1 连续纤维增强复合材料的切削机理及制孔损伤
1.2.2 热塑性复合材料钻削加工
1.3 研究意义
1.4 论文主要研究内容
2 GF/PP复合材料切削机理
2.1 GF/PP复合材料成屑过程分析
2.1.1 直角切削实验
2.1.2 工件表面形貌观测
2.1.3 切屑形态特征观测
2.1.4 材料去除机制分析
2.2 GF/PP复合材料直角切削力理论分析
2.2.1 45°条件下的切削力分析
2.2.2 验证实验
2.3 本章小结
3 GF/PP复合材料制孔损伤
3.1 钻削过程分析
3.2 高速摄影实验平台搭建
3.2.1 机械结构方案设计
3.2.2 平台搭载设备选择
3.3 钻削损伤成因分析
3.3.1 实验设置及损伤测量
3.3.2 基于高速摄影技术的出口损伤分析
3.3.3 入口损伤及“切削死区”
3.3.4 孔壁损伤和切屑特征
3.4 切削参数对制孔损伤的影响机制分析
3.4.1 进给速度对制孔损伤的影响
3.4.2 主轴速度对制孔损伤的影响
3.5 本章小结
4 GF/PP复合材料制孔损伤抑制方法研究
4.1 基于工艺实验的撕裂损伤抑制
4.1.1 实验设置
4.1.2 不同顶角麻花钻的轴向力分析
4.1.3 不同顶角麻花钻的工艺参数优选
4.2 基于刀具结构改进的毛刺损伤抑制
4.2.1 转点槽结构的原理及作用
4.2.2 微齿结构的原理及作用
4.3 通用型大孔刀具设计及应用
4.4 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]热塑性复合材料在商用车上的开发应用[J]. 王泽庆,朱熠,滕腾. 汽车工艺与材料. 2017(05)
[2]长玻纤改性聚丙烯在汽车领域中的应用与展望[J]. 吴纯,张伟,KIM Seoyun,郑义. 上海塑料. 2016(04)
[3]基于CFRP切削过程仿真的面下损伤形成分析[J]. 殷俊伟,贾振元,王福吉,陈晨,张博宇. 机械工程学报. 2016(17)
[4]航空领域热塑性纤维复合材料焊接技术发展研究[J]. 张增焕,刘红兵. 航空制造技术. 2015(14)
[5]纤维增强复合材料钻削分层的研磨检测[J]. 汪海晋,孙杰,李剑峰,李卫东. 航空制造技术. 2015(09)
[6]先进热塑性树脂基复合材料在航天航空上的应用[J]. 王兴刚,于洋,李树茂,王明寅. 纤维复合材料. 2011(02)
[7]热塑性复合材料研究进展[J]. 肖德凯,张晓云,孙安垣. 山东化工. 2007(02)
[8]单向碳纤维复合材料直角自由切削力的研究[J]. 张厚江. 航空学报. 2005(05)
博士论文
[1]C/E复合材料制孔损伤形成机理与评价方法研究[D]. 温泉.大连理工大学 2014
[2]碳纤维复合材料（CFRP）钻削加工技术的研究[D]. 张厚江.北京航空航天大学 1998
硕士论文
[1]玻璃纤维增强热塑性树脂基复合材料的机械连接性能研究[D]. 王永利.东华大学 2017
[2]碳纤维增强树脂基复合材料宏细观切削过程仿真[D]. 高汉卿.大连理工大学 2016
[3]双顶角钻尖几何参数对碳纤维复合材料钻削轴向力和制孔分层的影响[D]. 何春伶.大连理工大学 2016
[4]汽车座椅骨架用长纤维增强复合材料的制备及应用[D]. 张显果.河南工业大学 2015
[5]碳纤维增强复合材料钻削的若干研究[D]. 鲍永杰.大连理工大学 2006
本文编号：3195855
【文章来源】：大连理工大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：67 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 课题背景
1.1.1 热塑性复合材料及其优势
1.1.2 热塑性复合材料的应用
1.2 国内外研究现状
1.2.1 连续纤维增强复合材料的切削机理及制孔损伤
1.2.2 热塑性复合材料钻削加工
1.3 研究意义
1.4 论文主要研究内容
2 GF/PP复合材料切削机理
2.1 GF/PP复合材料成屑过程分析
2.1.1 直角切削实验
2.1.2 工件表面形貌观测
2.1.3 切屑形态特征观测
2.1.4 材料去除机制分析
2.2 GF/PP复合材料直角切削力理论分析
2.2.1 45°条件下的切削力分析
2.2.2 验证实验
2.3 本章小结
3 GF/PP复合材料制孔损伤
3.1 钻削过程分析
3.2 高速摄影实验平台搭建
3.2.1 机械结构方案设计
3.2.2 平台搭载设备选择
3.3 钻削损伤成因分析
3.3.1 实验设置及损伤测量
3.3.2 基于高速摄影技术的出口损伤分析
3.3.3 入口损伤及“切削死区”
3.3.4 孔壁损伤和切屑特征
3.4 切削参数对制孔损伤的影响机制分析
3.4.1 进给速度对制孔损伤的影响
3.4.2 主轴速度对制孔损伤的影响
3.5 本章小结
4 GF/PP复合材料制孔损伤抑制方法研究
4.1 基于工艺实验的撕裂损伤抑制
4.1.1 实验设置
4.1.2 不同顶角麻花钻的轴向力分析
4.1.3 不同顶角麻花钻的工艺参数优选
4.2 基于刀具结构改进的毛刺损伤抑制
4.2.1 转点槽结构的原理及作用
4.2.2 微齿结构的原理及作用
4.3 通用型大孔刀具设计及应用
4.4 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]热塑性复合材料在商用车上的开发应用[J]. 王泽庆,朱熠,滕腾. 汽车工艺与材料. 2017(05)
[2]长玻纤改性聚丙烯在汽车领域中的应用与展望[J]. 吴纯,张伟,KIM Seoyun,郑义. 上海塑料. 2016(04)
[3]基于CFRP切削过程仿真的面下损伤形成分析[J]. 殷俊伟,贾振元,王福吉,陈晨,张博宇. 机械工程学报. 2016(17)
[4]航空领域热塑性纤维复合材料焊接技术发展研究[J]. 张增焕,刘红兵. 航空制造技术. 2015(14)
[5]纤维增强复合材料钻削分层的研磨检测[J]. 汪海晋,孙杰,李剑峰,李卫东. 航空制造技术. 2015(09)
[6]先进热塑性树脂基复合材料在航天航空上的应用[J]. 王兴刚,于洋,李树茂,王明寅. 纤维复合材料. 2011(02)
[7]热塑性复合材料研究进展[J]. 肖德凯,张晓云,孙安垣. 山东化工. 2007(02)
[8]单向碳纤维复合材料直角自由切削力的研究[J]. 张厚江. 航空学报. 2005(05)
博士论文
[1]C/E复合材料制孔损伤形成机理与评价方法研究[D]. 温泉.大连理工大学 2014
[2]碳纤维复合材料（CFRP）钻削加工技术的研究[D]. 张厚江.北京航空航天大学 1998
硕士论文
[1]玻璃纤维增强热塑性树脂基复合材料的机械连接性能研究[D]. 王永利.东华大学 2017
[2]碳纤维增强树脂基复合材料宏细观切削过程仿真[D]. 高汉卿.大连理工大学 2016
[3]双顶角钻尖几何参数对碳纤维复合材料钻削轴向力和制孔分层的影响[D]. 何春伶.大连理工大学 2016
[4]汽车座椅骨架用长纤维增强复合材料的制备及应用[D]. 张显果.河南工业大学 2015
[5]碳纤维增强复合材料钻削的若干研究[D]. 鲍永杰.大连理工大学 2006
本文编号：3195855
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