CFRP/钛合金叠层材料螺旋铣孔变参数工艺优化研究

发布时间：2021-07-12 15:26

　　碳纤维增强树脂基复合材料（CFRP）与钛合金的刚度、强度匹配性好,且在电化学方面具有良好的相容性。在飞机制造中,CFRP零件经常和钛合金零件通过铆钉或螺栓连接装配在一起。为了保证连接孔的位置精度,通常将两种零件预先装夹在一起,然后一次性钻孔。由于CFRP和钛合金都属于难加工材料,致使其叠层构件的高质量一体化制孔成为飞机制造中面临的一大难题。螺旋铣孔作为一种新型的制孔方法,在CFRP材料的制孔上具有明显的优势。但是CFRP和钛合金具有截然不同的材料属性,难以采用同样的加工参数对其叠层构件进行制孔。为此,本文研究了CFRP/钛合金叠层材料变参数螺旋铣孔方法,并基于灰色关联及主成分分析的多目标优化方法对加工参数进行了优化,为提高制孔质量提供试验数据和技术支持。通过试验研究了CFRP/钛合金叠层材料螺旋铣孔轴向力和铣削温度变化特征。结果表明,当刀具从CFRP层切出,刚刚进入钛合金层时,轴向力急剧变大,当刀具全部切入钛合金层时轴向力又有所减小。切削温度在切入钛合金层时也急剧升高,并在整个切削过程中逐渐上升。采用方差分析法研究了转速和进给量等加工参数对孔径误差、表面粗糙度、CFRP材料分层等方面的... 

【文章来源】：南昌航空大学江西省

【文章页数】：79 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

钛合金入口形貌

图 1-5 钛合金入口形貌 图 1-6 钛合金出口毛刺在入口处因上层复合材料的压制作用，抑制了钛合金出口的毛刺。图 1-5 为入口处钛合金孔口形貌，图中可明显看出毛刺被抑制。图 1-6 为钛合金出口处的形貌，图中显示出在出口处形成的条状毛刺。

螺旋制孔技术实质是加工工艺的刀具中心线与加工孔中心具绕孔中心公转和轴向进给三种运动与切削，其中侧刃属于断续切削过程具直径小于孔径，加工时产生的切屑孔表面质量[39]。通过调节刀具的偏加工比刀具直径大的不同尺寸的孔，

【参考文献】：
期刊论文
[1]CFRP复合材料/钛合金叠层螺旋铣孔工艺[J]. 董辉跃,陈光林,周兰,何凤涛,刘顺涛.  复合材料学报. 2017(03)
[2]碳纤维复合材料/钛合金叠层钻孔质量研究[J]. 南成根,吴丹,马信国,陈恳.  机械工程学报. 2016(11)
[3]麻花钻钻削碳纤维复合材料/铝合金叠层材料的轴向力研究[J]. 胡坚,田威,廖文和,布音.  航空精密制造技术. 2016(01)
[4]TC4钛合金螺旋铣孔工艺孔壁表面完整性研究[J]. 江跃东,何改云,秦旭达,赵庆.  机械科学与技术. 2015(10)
[5]飞机装配自动制孔刀具技术研究[J]. 唐臣升,王巍.  航空制造技术. 2015(06)
[6]基于灰色关联和主成分分析的车削加工多目标优化[J]. 刘春景,唐敦兵,何华,陈兴强.  农业机械学报. 2013(04)
[7]钛合金铣削刀具磨损对表面完整性影响研究[J]. 杨晓勇,任成祖,陈光.  机械设计. 2012(11)
[8]飞机装配铣削制孔和钻孔技术对比分析[J]. 朱春燕,蒋红宇,张烘洲.  南京航空航天大学学报. 2012(S1)
[9]航空钛合金铣削过程有限元数值模拟[J]. 王洪祥,徐涛,杨嘉.  机械传动. 2012(02)
[10]基于主成分分析的BP神经网络内螺纹冷挤压成形质量预测[J]. 张敏,黎向锋,左敦稳,缪宏.  中国机械工程. 2012(01)

博士论文
[1]CFRP/Ti复合结构螺旋铣孔自动控制技术研究[D]. 潘泽民.浙江大学 2016
[2]CFRP/钛合金叠层材料螺旋铣孔切削热分析与温度预测[D]. 刘婕.天津大学 2014
[3]航空叠层构件材料螺旋铣孔工艺基础研究[D]. 单以才.南京航空航天大学 2014
[4]难加工材料螺旋铣孔动力学研究[D]. 王海艳.天津大学 2012

硕士论文
[1]CFRP、钛合金螺旋铣孔过程CVD金刚石涂层刀具磨损机理研究[D]. 张心沛.天津大学 2013
[2]CFRP/Ti-6Al-4V叠层结构螺旋铣孔过程工艺优化研究[D]. 陆翠.天津大学 2012
[3]TC4钛合金铣削过程预测和表面质量分析[D]. 彭东彪.天津大学 2012
[4]CFRP/钛合金螺旋铣孔专用刀具优化与试验研究[D]. 孙晓太.天津大学 2012
[5]碳纤维复合材料/钛合金叠层装配制孔技术研究[D]. 张选龙.大连理工大学 2010



本文编号：3280172