碳纤维复合材料钻削加工仿真与实验研究

发布时间：2021-06-21 15:52

　　碳纤维复合材料（Carbon Fiber Reinforced Polymer Composites,CFRP）以其质量轻、强度大、抗疲劳等卓越的性能,在航空航天、汽车、建筑等重要领域的应用日益广泛。钻削是机械加工中较为常用的制孔工艺,钻孔质量对于零件的装配精度、可靠性具有十分重要的影响。然而由于CFRP硬度大、各向异性、层间结合强度低等性质,以及切削用量、刀具几何参数的选用不合理等因素,在钻削加工时容易造成分层、毛刺、撕裂等加工质量缺陷,进而导致CFRP零件的装配精度降低、结构强度下降、加工成本增加等问题。因此,实现对CFRP高质量、高效率、低成本的制孔加工已成为近年来制造领域一项重要的研究课题。建立了CFRP钻削加工仿真模型,并与相关文献的实验研究做了对比,验证了仿真模型的准确性。以主轴转速、进给量、钻头顶角为设计变量,基于响应曲面法及Box-Behnken试验设计进行了CFRP钻削仿真试验,建立了钻削轴向力的预测模型,并根据响应曲面和等高线图综合分析了三个变量对轴向力的影响作用。同时,采用正交试验法进行了CFRP钻削仿真试验,利用极差和方差分析了三个变量对分层因子的影响作用,建立... 

【文章来源】：华北理工大学河北省

【文章页数】：66 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

碳纤维的形态：（a）连续纤维（b）短切纤维（c）编织物（d）碳毡Fig.2Thestructuresofcarbonfibers:(a)continuousfiber(b)shortcutfiber(c)braid(d)carbonfelt

料而获得广泛的应用，CFRP 的应用领域如图 4 所示。）在航空航天领域的应用。CFRP 以“比钢铁强度高，比铝合金轻”等得其在火箭、卫星、飞机等中的应用比较早，利用 CFRP 可以制造卫箭壳体，飞机主翼、尾翼、水平翼等承力结构件，质量轻，强度高，很大程度上节约制造成本，可大大减轻重量，提高装配体的整体性能。(a) (b)

CFRP钻孔加工产生的问题

【参考文献】：
期刊论文
[1]基于人工智能算法的最优加工表面粗糙度预测研究[J]. 刘思志,安立宝,陈佳.  机床与液压. 2017(19)
[2]碳纤维复合材料假脚冲击后疲劳性能影响因素分析[J]. 崔海坡,张梦雪,张阿龙.  材料导报. 2017(18)
[3]非连续相混杂增强金属基复合材料的研究进展[J]. 李剑云,谢敬佩,王爱琴,朱鹏飞.  粉末冶金工业. 2016(06)
[4]连续SiC纤维增强金属基复合材料研究进展[J]. 李佩桓,张勇,王涛,张亚洲,李钊,贾崇林,曲选辉.  材料工程. 2016(08)
[5]碳纤维增强复合材料叶轮风机的振动试验研究[J]. 饶杰,牟洁洋,黄文俊,常超,潘永超.  流体机械. 2016(07)
[6]2015年我国热固性工程塑料研究进展[J]. 吕召胜,赵志鸿,谈桂春,栾维涛,张振.  工程塑料应用. 2016(04)
[7]切削加工过程有限元仿真研究的最新进展[J]. 岳彩旭,蔡春彬,黄翠,刘二亮.  系统仿真学报. 2016(04)
[8]基于神经网络的车削加工表面粗糙度智能预测[J]. 高世龙,安立宝.  机械设计与研究. 2016(01)
[9]碳纤维复合材料在航空航天领域的应用[J]. 刘强.  科技与企业. 2015(22)
[10]功能性磁性纳米复合材料的制备及应用[J]. 叶明,王公正,宿贵梅,莫润阳,胡静.  环境工程. 2015(10)

博士论文
[1]叠层复合材料钻削加工缺陷产生机理及工艺参数优化[D]. 李桂玉.山东大学 2011



本文编号：3240957