机翼蜂窝材料超声切割装置设计与实验研究

发布时间：2020-07-12 06:18

【摘要】：蜂窝夹层复合材料是一种具有夹层结构的复合材料,上下两侧主要是各向同性的纤维板、合金板、胶合板等材料,中间的蜂窝夹层材料的一般是正六边形结构,其余还有圆形,正方形等结构。将夹芯结构的上下表面粘接上面板以后就形成了蜂窝夹层结构的复合材料。通过比较厚的芯材和比较薄的面板结构胶接成夹层结构,而蜂窝芯结构由于其结构的特殊性,有各向异性的特点。它在材料芯格轴向方向可以承受较大的应力的同时,在蜂窝芯格径向方向上却只能承受很小的应力。但通过与面板胶接而成的蜂窝夹层复合材料在可以改善其受力的特点,使其在减轻结构重量的同时保持还可以保持原有结构的受力特性,甚至可以更好。这也使得蜂蜂窝材料在产生了很多加工的难点问题(如材料的装夹、刀具的选择、工艺参数的选择等问题),除此之外,加工上还会有碎屑缠绕刀具、材料被破坏、加工表面产生毛刺等问题。因此,本课题提出在蜂窝材料超声切割研究的基础上,设计一种超声切割实验装置,然后通过一系列的切割实验验证了超声切割蜂窝材料的可行性。证明,使用超声技术加工蜂窝材料是可行的。课题研究主要内容及结论如下:(1)根据现有某机翼外形就结构,通过机翼受力分析重建机翼模型。并根据蜂窝结构特性和现有蜂窝材料布局方案,综合分析的基础上分析一种可行的蜂窝材料布局方案,并给出机翼蜂窝材料结构的特殊性。然后通过理论分析,确定超声切割方法作为本文的研究内容。(2)在对于蜂窝材料切割研究的基础上设计一种超声切割声学系统,包括其组成结构的理论分析和设计。并针对圆形刀具切削时的振动问题,在刀具基体上开槽的方式减少径向振动研究的接础上作进一步的研究,并通过进一步的验证分析,证明设计结构的合理性。(3)基于前而研究的结果,针对机翼蜂窝材料的特殊结构形状,分析设计出一种可行的双摆角切割试验装置。然后在蜂窝材料切割研究的基础上,设计一种超声切割主轴装置。(4)使用设计的超声切割实验装置进行蜂窝材料切割试验,通过刀具振幅检测实验、工艺参数对切割力和切割质量的影响实验以及蜂窝材料的实际切割实验,结合切屑的形状以及加工后表面质量的对比,验证超声切割蜂窝材料的可行性和优越性。本文的主要研究工作是机翼蜂窝材料的超声切割问题,不仅为蜂窝材料的切削提供了理论与实验依据,还为蜂窝材料的加工方式的选择提供了参考。
【学位授予单位】：杭州电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：V261;TB33
【图文】：

蜂窝材料,蜂窝复合材料

逦杭州电子科技大学硕士学位论文逦逡逑（３）自熄性和绝缘性好。Ｎｏｍｅｘ蜂窝复合材料在遇到高温的时候不容易自燃，同时在离开逡逑火源后它也能快速的熄灭。Ｎｏｍｅｘ蜂窝复合材料还可以用来作为隔音，绝缘及透电磁波的材逡逑料。逡逑（４）化学惰性优Ｎｏｍｅｘ蜂窝村料对大多数化学试剂和有机溶剂表现非常稳定，在接触逡逑潮湿环境和高浓有机酸T的时候都比较稳定。如图１．２为Ｎｏｍｅｘ蜂窝材料。逡逑

波形,超声切割,刀工,切削力

图１．５超声切割原理逡逑１．２．２超声波切割本质及特点逡逑如图１．６所示为叠加了波形之后【３（）］产生的切削力波形，在切割加工的时候，刀具和工件逡逑在受到这种没有规律，同时波形变化比较大的切削力的时候，刀具和工件都会很容易产生一逡逑些弹性振动，会导致在切割的过程中整个系统的不稳定。逡逑ｉ逡逑Ｐ＇＋ＴＰｎＳｉｎ（（ＯｔＨ－＼｜／ｎ）逡逑＼逦ｏ逡逑＼Ｐｓｉｎｃｏｔ逡逑逦Ｊ逦？邋ｔ（ｓ）逡逑图１．６普通切割的切削力波形逡逑超声切割的关键在于能将加工村料整体分离［３１】。通过在刀具附上２０－４０ｋＨｚ的机械波动能逡逑量，可以在加工过程中切开材料里面的结构，因此在加工的是可以将工件结构直接分割开来，逡逑而不会有传统切割中将材料破裂的缺点。因此，超声切割力不同于普通的切割力，它切割的逡逑６逡逑

波形,超声切割,切削力,波形

、、工件逡逑图１．５超声切割原理逡逑１．２．２超声波切割本质及特点逡逑如图１．６所示为叠加了波形之后【３（）］产生的切削力波形，在切割加工的时候，刀具和工件逡逑在受到这种没有规律，同时波形变化比较大的切削力的时候，刀具和工件都会很容易产生一逡逑些弹性振动，会导致在切割的过程中整个系统的不稳定。逡逑ｉ逡逑Ｐ＇＋ＴＰｎＳｉｎ（（ＯｔＨ－＼｜／ｎ）逡逑＼逦ｏ逡逑＼Ｐｓｉｎｃｏｔ逡逑逦Ｊ逦？邋ｔ（ｓ）逡逑图１．６普通切割的切削力波形逡逑超声切割的关键在于能将加工村料整体分离［３１】。通过在刀具附上２０－４０ｋＨｚ的机械波动能逡逑量，可以在加工过程中切开材料里面的结构，因此在加工的是可以将工件结构直接分割开来，逡逑而不会有传统切割中将材料破裂的缺点。因此，超声切割力不同于普通的切割力，它切割的逡逑６逡逑

【参考文献】