高体积分数SiCp/Al复合材料钻削仿真与试验研究

发布时间：2022-02-10 07:37

　　碳化硅颗粒增强铝基复合材料（SiCp/Al复合材料）是金属基复合材料的一种,具有低密度、高比强度和比刚度、低热膨胀系数、等优异的物理和热学性能,在通讯卫星、机载电子设备和军用雷达等领域被广泛应用。但这种复合材料的高硬度和高耐磨性使得其加工过程存在刀具磨损严重和表面质量缺陷多的状况,极大地限制了该种材料的应用。对于SiCp/Al复合材料的切削加工研究目前的文献呈现的并不广泛,而对于该材料的钻削研究少之更少。基于以上研究现状,探索解决和深入研究SiCp/Al复合材料的切削加工过程机理显得十分必要,对推动SiCp/Al复合材料在高端技术领域的应用具有重要意义。本文针对高体比分（65%）和平均颗粒度为10μm的SiCp/Al复合材料进行了小直径孔（Φ3mm）的钻削仿真和试验研究,主要研究内容如下:（1）SiCp/Al6063/65p复合材料的钻削过程仿真模型的建立。利用材料参数完备的C45模拟了钻削过程。通过反复计算和优化模型,建立完成了一个计算效率和计算精度尚能接受,可用于任意材料的三维有限元钻削仿真模型,并通过相应的试验来验证该模型的可行性。基于这一研究进展,结合SHPB试验的结果,再利用... 

【文章来源】：北京理工大学北京市211工程院校985工程院校

【文章页数】：93 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题背景及意义
    1.2 SiCp/Al复合材料的钻削仿真研究现状
    1.3 SiCp/Al复合材料的钻削试验研究现状
    1.4 论文研究内容
第2章 钻削SiCp/Al复合材料的有限元仿真模型验证与分析
    2.1 引言
    2.2 钻削过程的有限元仿真关键技术
        2.2.1 SiCp/Al复合材料本构模型的选择
        2.2.2 有限元仿真摩擦模型的选择
        2.2.3 切屑分离准则的选择
        2.2.4 SiCp/Al复合材料属性
    2.3 钻削过程有限元仿真模型的建立和试验验证分析
        2.3.1 钻削过程有限元仿真模型的建立
        2.3.2 钻削过程有限元仿真模型的验证试验
        2.3.3 钻削过程有限元仿真模型的验证分析
    2.4 SiCp/Al复合材料钻削有限元仿真模型的建立
    2.5 SiCp/Al复合材料的钻削有限元仿真与试验分析
    2.6 小结
第3章 SiCp/Al复合材料的钻削力研究
    3.1 引言
    3.2 PCD钻头钻削SiCp/Al复合材料的试验研究
        3.2.1 试验设备与方案
        3.2.2 试验钻削力结果与分析
        3.2.3 钻削力公式
    3.3 硬质合金钻头钻削SiCp/Al复合材料的试验研究
        3.3.1 试验方案
        3.3.2 试验钻削力结果与分析
    3.4 PCD与硬质合金刀具钻削力对比分析
    3.5 小结
第4章 SiCp/Al复合材料钻削刀具磨破损和孔质量分析
    4.1 引言
    4.2 试验设备与方案
    4.3 SiCp/Al复合材料钻削的刀具磨破损分析
        4.3.1 PCD刀具磨损形态和机理分析
        4.3.2 PCD刀具破损形态和机理分析
        4.3.3 硬质合金刀具的磨损形态和机理分析
    4.4 SiCp/Al复合材料的钻削孔内表面质量分析
        4.4.1 PCD钻头钻削SiCp/Al复合材料的孔内表面质量分析
        4.4.2 硬质合金钻头钻削SiCp/Al复合材料的孔内表面质量分析
    4.5 SiCp/Al复合材料钻削的孔棱边缺陷形貌与形成机理
        4.5.1 钻孔入口棱边缺陷形貌与形成机理
        4.5.2 钻孔出口棱边缺陷形貌与形成机理
        4.5.3 PCD钻头与硬质合金钻头对棱边缺陷的影响对比
    4.6 PCD钻头钻削SiCp/Al的钻削力与切屑
    4.7 小结
结论
参考文献
攻读学位期间发表论文与研究成果清单
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]航空钛合金Ti6Al4V的三维铣削加工有限元仿真[J]. 王明海,李世永,王京刚,高蕾.  机械科学与技术. 2014(07)
[2]SiCp/Al复合材料高速铣削的有限元仿真研究[J]. 刘闯,黄树涛,周丽,许立福.  工具技术. 2013(09)
[3]碳纤维复合材料构件加工缺陷与高效加工对策[J]. 鲍永杰,高航.  材料工程. 2009(S2)
[4]电镀金刚石钻头钻削碳纤维复合材料研究[J]. 鲍永杰,高航,李凤全.  金刚石与磨料磨具工程. 2009(03)
[5]航空铝合金7075-T7451三维铣削过程有限元仿真[J]. 路冬,李剑峰,融亦鸣,孙杰.  中国机械工程. 2008(22)
[6]SiCp/Al复合材料高速切削的研究现状[J]. 周家林,黄树涛,许立福,彭瑞卿.  工具技术. 2008(07)
[7]SiCp／Al复合材料在航空航天领域的应用与发展[J]. 樊建中,肖伯律,徐骏,石力开.  材料导报. 2007(10)
[8]钛合金的已加工表面残余应力的数值模拟[J]. 吴红兵,刘刚,柯映林,董辉跃.  浙江大学学报(工学版). 2007(08)
[9]碳化硅颗粒增强铝基复合材料的研究进展[J]. 郑晶,贾志华,马光.  钛工业进展. 2006(06)
[10]SiCp/A1复合材料研究进展[J]. 石广新,王利国,王海龙,黎寿山,张锐.  河南建材. 2005(01)

博士论文
[1]SiCp/Al复合材料高速铣削表面质量及刀具磨损研究[D]. 王阳俊.哈尔滨工业大学 2012
[2]采用多刃铣刀的航空铝合金高速加工过程的数值模拟与实验研究[D]. 袁平.浙江大学 2008
[3]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



本文编号：3618508