C/SiC复合材料旋转超声振动辅助铣削实验研究
发布时间：2021-11-21 00:18
通过碳纤维增强的碳化硅陶瓷基复合材料（C/SiC）是一种耐高温、耐磨损、抗氧化和力学性能出色的航空级复合材料,采用传统的机械加工工艺对其进行加工,因加工性差,精度不高且加工成本高导致无法满足当今航空航天等领域的需求。利用旋转超声振动辅助加工技术,将旋转超声振动引入到C/SiC复合材料的铣削加工中,可有效地降低铣削力、切削热,减小刀具的损耗,提高加工质量。本文主要完成了以下工作内容:利用压电陶瓷的逆压电效应,根据夹心式压电换能器的设计理论,设计了一款可用于旋转超声铣削加工的纵振型超声振子;采用PZFlex仿真软件对影响超声振子谐振频率的因素进行了仿真分析,结果表明:超声振子的谐振频率随刀具有效长度和过渡圆柱长度的增加而减小,随预紧螺栓长度和后端盖孔深度的增加而增大;依据仿真结果加工了纵振型超声振子,并对其进行阻抗分析,测得纵振型超声振子在有无刀具及夹头螺母两种状态下的谐振频率分别为17.41 kHz、18.71kHz,与仿真结果中模型的谐振频率18.4762 kHz和19.312 kHz,误差率分别为5.7636%和3.1428%;基于超声振子的谐振频率,对有夹头螺母及刀具状态下的超声振...
【文章来源】：南昌航空大学江西省
【文章页数】：92 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
不同材料的使用温度对比
图 1-1 不同材料的使用温度对比料的密度为 1.8~2 g/cm3，是高温合金密度的四具有非常大的优势，可让结构实现减重一半甚至大料（2D）在 1300℃下的弯曲强度和拉伸强度常温下的 558 MPa、243 MPa。化系数低料的热膨胀变化系数极小，表现为材料在受热 1-2 所示列举了 100℃和 1300℃下不同编织方系数。
的应用展，传统的发动机材料如高温合金、金化要求，迫切需要新的材料来满足更高种理想的高温结构材料，主要被应用在和尾喷管，如图 1-3 所示。此外，法国用到“幻影”2000 和阵风战斗机上[35-36 复合材料用在狂风战斗机 M88 发动机的航空发动机燃烧室的衬里和叶盘等部件中制备了燃烧室筒、燃烧室内衬套、喷口。C / SiC 复合材料应用到航空发动机中动机的燃烧温度达到更高水平，从而提负载能力（工作温度提高 300℃~500℃大地降低了发动机的重量，结构减重可达机中热部件最具潜力的高温结构材料。
【参考文献】：
期刊论文
[1]碳纤维增强碳化硅陶瓷基复合材料的研究进展及应用[J]. 文章苹,张骋,张永刚. 人造纤维. 2018(01)
[2]纤维增强碳化硅陶瓷基复合材料的研究进展[J]. 易方. 化工管理. 2018(01)
[3]基于PZFlex的超声滚压振子仿真分析[J]. 李龙,高延峰,张震. 制造业自动化. 2017(04)
[4]碳化硅陶瓷基复合材料加工技术研究进展[J]. 王晶,成来飞,刘永胜,刘小瀛,张青. 航空制造技术. 2016(15)
[5]3DCf/SiC抗高温氧化复合材料的制备及其构件的工程试验[J]. 陈志彦,杨亿,邹世钦. 复合材料学报. 2014(05)
[6]数控切削加工时按材料选择切削液的原则与方法[J]. 张树军,张立君,刘春城,张国斌,刘悦. 金属加工(冷加工). 2014(18)
[7]碳纤维复合材料超声振动加工[J]. 张加波,石文天,刘汉良,宁志鹏. 宇航材料工艺. 2014(01)
[8]超声加工技术的现状及其发展趋势[J]. 张勤俭,杨小庆,李建勇,蔡永林,王恒,曹宇男,赵路明,刘敏之. 电加工与模具. 2012(05)
[9]Cf/SiC陶瓷基复合材料车削加工工艺研究[J]. 王平,张权明,李良. 火箭推进. 2011(02)
[10]C/SiC复合材料推力室应用研究[J]. 刘志泉,马武军. 火箭推进. 2011(02)
博士论文
[1]一维纳米材料增强的碳化物陶瓷基复合材料[D]. 李开元.西北工业大学 2015
[2]超磁致伸缩功率超声换能器理论分析与实验研究[D]. 曾庚鑫.华南理工大学 2013
[3]旋转超声加工机床的研制及实验研究[D]. 郑书友.华侨大学 2008
[4]径向及径—扭复合振动模式夹心式压电超声换能器研究[D]. 刘世清.陕西师范大学 2005
硕士论文
[1]改性UHMWPE纤维纬平针织复合材料的力学性能研究[D]. 贾静艳.天津工业大学 2017
[2]瓷砖磨边机超声振动系统的设计及实验[D]. 唐岳.广东工业大学 2016
[3]难加工材料超声珩磨加工的机理及试验研究[D]. 沈雪红.西安石油大学 2015
[4]超声振动强化搅拌摩擦焊工艺及机理的研究[D]. 刘小超.山东大学 2015
[5]一种压电驱动微喷雾化干燥技术的研究[D]. 梅清.苏州大学 2014
[6]夹心式超声振子的建模分析与性能测试[D]. 陈猛.广东工业大学 2014
[7]PIP及RMI法制备C/C-SiC复合材料过程及其性能研究[D]. 曹柳絮.中南大学 2014
[8]纵扭共振旋转超声加工碳纤维复合材料的研究[D]. 童志强.集美大学 2014
[9]一种纵弯复合型超声电机的研究[D]. 胡百振.南京航空航天大学 2014
[10]基于嵌入式系统的磁卡检测系统的设计与实现[D]. 蒋炜.华东理工大学 2014
本文编号：3508375
【文章来源】：南昌航空大学江西省
【文章页数】：92 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
不同材料的使用温度对比
图 1-1 不同材料的使用温度对比料的密度为 1.8~2 g/cm3，是高温合金密度的四具有非常大的优势，可让结构实现减重一半甚至大料（2D）在 1300℃下的弯曲强度和拉伸强度常温下的 558 MPa、243 MPa。化系数低料的热膨胀变化系数极小，表现为材料在受热 1-2 所示列举了 100℃和 1300℃下不同编织方系数。
的应用展，传统的发动机材料如高温合金、金化要求，迫切需要新的材料来满足更高种理想的高温结构材料，主要被应用在和尾喷管，如图 1-3 所示。此外，法国用到“幻影”2000 和阵风战斗机上[35-36 复合材料用在狂风战斗机 M88 发动机的航空发动机燃烧室的衬里和叶盘等部件中制备了燃烧室筒、燃烧室内衬套、喷口。C / SiC 复合材料应用到航空发动机中动机的燃烧温度达到更高水平，从而提负载能力（工作温度提高 300℃~500℃大地降低了发动机的重量，结构减重可达机中热部件最具潜力的高温结构材料。
【参考文献】：
期刊论文
[1]碳纤维增强碳化硅陶瓷基复合材料的研究进展及应用[J]. 文章苹,张骋,张永刚. 人造纤维. 2018(01)
[2]纤维增强碳化硅陶瓷基复合材料的研究进展[J]. 易方. 化工管理. 2018(01)
[3]基于PZFlex的超声滚压振子仿真分析[J]. 李龙,高延峰,张震. 制造业自动化. 2017(04)
[4]碳化硅陶瓷基复合材料加工技术研究进展[J]. 王晶,成来飞,刘永胜,刘小瀛,张青. 航空制造技术. 2016(15)
[5]3DCf/SiC抗高温氧化复合材料的制备及其构件的工程试验[J]. 陈志彦,杨亿,邹世钦. 复合材料学报. 2014(05)
[6]数控切削加工时按材料选择切削液的原则与方法[J]. 张树军,张立君,刘春城,张国斌,刘悦. 金属加工(冷加工). 2014(18)
[7]碳纤维复合材料超声振动加工[J]. 张加波,石文天,刘汉良,宁志鹏. 宇航材料工艺. 2014(01)
[8]超声加工技术的现状及其发展趋势[J]. 张勤俭,杨小庆,李建勇,蔡永林,王恒,曹宇男,赵路明,刘敏之. 电加工与模具. 2012(05)
[9]Cf/SiC陶瓷基复合材料车削加工工艺研究[J]. 王平,张权明,李良. 火箭推进. 2011(02)
[10]C/SiC复合材料推力室应用研究[J]. 刘志泉,马武军. 火箭推进. 2011(02)
博士论文
[1]一维纳米材料增强的碳化物陶瓷基复合材料[D]. 李开元.西北工业大学 2015
[2]超磁致伸缩功率超声换能器理论分析与实验研究[D]. 曾庚鑫.华南理工大学 2013
[3]旋转超声加工机床的研制及实验研究[D]. 郑书友.华侨大学 2008
[4]径向及径—扭复合振动模式夹心式压电超声换能器研究[D]. 刘世清.陕西师范大学 2005
硕士论文
[1]改性UHMWPE纤维纬平针织复合材料的力学性能研究[D]. 贾静艳.天津工业大学 2017
[2]瓷砖磨边机超声振动系统的设计及实验[D]. 唐岳.广东工业大学 2016
[3]难加工材料超声珩磨加工的机理及试验研究[D]. 沈雪红.西安石油大学 2015
[4]超声振动强化搅拌摩擦焊工艺及机理的研究[D]. 刘小超.山东大学 2015
[5]一种压电驱动微喷雾化干燥技术的研究[D]. 梅清.苏州大学 2014
[6]夹心式超声振子的建模分析与性能测试[D]. 陈猛.广东工业大学 2014
[7]PIP及RMI法制备C/C-SiC复合材料过程及其性能研究[D]. 曹柳絮.中南大学 2014
[8]纵扭共振旋转超声加工碳纤维复合材料的研究[D]. 童志强.集美大学 2014
[9]一种纵弯复合型超声电机的研究[D]. 胡百振.南京航空航天大学 2014
[10]基于嵌入式系统的磁卡检测系统的设计与实现[D]. 蒋炜.华东理工大学 2014
本文编号：3508375
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