低频振动辅助钻削工艺及实验装置研究

发布时间：2023-03-11 15:59

　　碳纤维增强树脂基复合材料(CFRP)具有质量轻、强度高、抗疲劳等诸多优异的机械性能,同时用于制造零件时结构可设计性强,因此被越来越多的应用于制造大型飞机的零部件。为了保证飞机的可靠性,连接部位仍使用一定的金属零件,形成大量且种类繁多的金属和CFRP叠层结构。为保证叠层结构的加工质量和安装精度,通常采用一体化制孔,一体化制孔过程中,通常面临金属长切屑刮伤孔壁以及严重的刀具磨损问题,为此有学者引入低频振动辅助钻削工艺,解决金属断屑和散热问题,提高制孔质量和刀具寿命,但大部分都是针对金属在出口的叠层结构进行的研究。当CFRP做为出口材料时,出口CFRP呈现弱约束状态,振动造成钻头和工件间歇性接触切削,产生的交变载荷对加工质量和刀具磨损作用尚不清晰。为此,本文基于低频振动辅助工艺,针对Al/CFRP叠层结构进行振动钻削实验,探究CFRP作为出口材料时低频振动对加工质量和刀具磨损的影响规律;同时基于低频振动工艺设计振动制孔试验台,并进行性能测试。主要研究内容和结论如下:(1)振动钻削可以有效地实现金属断屑,避免产生较长切屑划伤孔壁和材料表面,有利于提高上层铝合金加工质量;另外采用了不同振幅进行加...

【文章页数】：64 页

【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 论文研究背景
        1.1.1 碳纤维复合材料叠层结构
        1.1.2 碳纤维复合材料叠层结构制孔加工
        1.1.3 低频振动辅助钻削加工
    1.2 低频振动辅助钻削加工国内外研究现状
        1.2.1 低频振动辅助钻削工艺国内外研究现状
        1.2.2 低频振动钻削装置国内外研究现状
    1.3 本文主要研究内容
2 低频振动对Al/CFRP叠层材料加工质量的影响研究
    2.1 低频振动对钻削Al/CFRP叠层材料加工过程影响分析
        2.1.1 低频振动对切削刃运动轨迹的影响
        2.1.2 低频振动对材料加工过程的影响
    2.2 低频振动对钻削Al/CFRP叠层材料加工质量影响研究方法
        2.2.1 工件材料和实验刀具
        2.2.2 实验平台搭建
        2.2.3 研究方法
    2.3 低频振动对钻削Al/CFRP叠层材料加工质量的影响
        2.3.1 对叠层材料孔径的影响
        2.3.2 振动对出、入口质量影响
        2.3.3 振动对孔壁质量的影响
    2.4 本章小结
3 低频振动对Al/CFRP叠层材料加工刀具磨损的影响研究
    3.1 低频振动辅助工艺下刀具磨损机制分析
    3.2 低频振动对钻削Al/CFRP叠层材料刀具磨损影响实验研究方法
        3.2.1 工件材料和试验刀具
        3.2.2 实验平台搭建
        3.2.3 研究方法
    3.3 低频振动对钻削Al/CFRP叠层材料加工刀具磨损的影响
        3.3.1 低频振动对前、后刀面磨损长度的影响
        3.3.2 低频振动对切削刃磨损体积的影响
    3.4 本章小结
4 振动制孔试验台设计及性能测试
    4.1 频率可调低频振动试验台设计
        4.1.1 低频振动原理介绍
        4.1.2 频率可调低频振动试验台方案
    4.2 便携式低频振动制孔单元及试验台设计
        4.2.1 制孔单元主体结构设计
        4.2.2 振动前置方案设计
        4.2.3 振动后置方案设计
        4.2.4 制孔单元专用试验台设计
    4.3 便携式低频振动制孔单元性能测试
        4.3.1 单层材料加工测试
        4.3.2 叠层材料加工测试
    4.4 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢



本文编号：3759815