CFRP/Ti复合结构螺旋铣孔自动控制技术研究

发布时间：2021-02-16 02:12

　　碳纤维复合材料（CFRP）、钛合金（Ti）具有优越的理化性能,在航空制造领域得到了日益广泛的应用。CFRP/Ti复合结构通常用于飞机主承力部位,并采用螺接、铆接等机械连接,其制孔精度和品质直接影响飞机部件的连接强度和疲劳寿命。然而,CFRP呈各向异性、层间强度低,钬合金硬度高、导热性差、化学亲和性强,两者截然不同的材料特性使得CFRP/Ti复合结构的高效精密制孔技术成为当前航空工业亟待解决的难题。螺旋铣孔技术是近年来提出用于解决典型航空难加工材料制孔问题的有效途径。本文针对浙江大学自主研制的新型螺旋铣孔系统,从分析CFRP/Ti复合结构螺旋铣孔切削机理入手,建立三维切削力模型,并结合切削试验,对该系统的孔径自动控制、刀具变形补偿、叠层界面识别等关键控制技术展开研究。主要研究内容和创新点如下:首先根据螺旋铣孔切削机理分析切削参数、刀具几何形状与未变形切屑的关系,综合考虑刀具底刃、侧刃对被加工材料的切削作用,采用瞬时刚性力模型和整体刀具离散化方法,建立螺旋铣孔三维切削力模型。对CFRP、钛合金分别进行螺旋铣孔切削试验,采用平均切削力方法辨识模型系数,并验证不同切削参数下螺旋铣孔切削力模型的... 

【文章来源】：浙江大学浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：134 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

波音787机体结构各材料重量百分比[33]

浙江大学博±学位论文?第１章绪论??料铅和钢被逐渐取代。如图１．２所示，这两种材料的广泛使用必然导致飞机制造??和装配过程中ＣＦＲＰ构件与铁合金构件相互重叠，需要通过机械连接方式实现紧??密可靠装配，耍求加工大量的高质量连接孔，而在部分实际应用中ＣＦＲＰ和铁合??金构件么间添加了牠合剂，起到加强连接、密封等作用。由于航空工业对飞机装??配连接质量具有严格要求，ＣＦＲＰ／Ｔｉ复合结构一体化制孔问题一直是航空制造领??域的重点研究巧容之一。??

ＣＦＲＰ的材料结构决定了它的切削机理与传统金属材料有着本质区别，表现??出独特的切屑形成方式和切屑形态。由于碳纤维丝的强度远大于树脂基体，对??ＣＦＲＰ巧削可简单地看作只对碳纤维进行切削，而忽略树脂基体的影响。因此，??ＣＦＲＰ的切削过程可认为由一系、列胳性断裂组成，与其他脆性材料切削机理类似，??但须考虑其各项异性持点。如围１．４所示，根据切削刃进给方向与碳奸维铺放方??向所成角度，切屑形成方式可大致分为３类［１２１；层状剥离型、挤压切断型和弯曲??巧断型。脆性断裂的材料去除方式决定了其巧眉主要呈粉末状Ｐ６’３７ｌ。而碳绛维丝??的雜脆性和高研磨性导致ＣＦＲＰ加工过程中刀具易于产生磨粒磨损，切削刃易产??生边缘破损而变＂销。Ｐｓ’ｗｉ。??Ｉ切削方向＼刀具?Ｉ切削方向＼?刀具?切削方向＼?刀具??


本文编号：3035959