碳纤维复合材料—钛合金叠层板钻削机理及工艺研究

发布时间：2017-03-29 10:10

  本文关键词：碳纤维复合材料—钛合金叠层板钻削机理及工艺研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：碳纤维复合材料-钛合金叠层板构件在航空航天业中被广泛的应用,其在装配过程中需要大量的铆接孔和装配孔,且对于孔的质量要求很高。然而由于碳纤维复合材料-钛合金叠层板材料中的两种材料的性能迥异,导致孔加工质量难以保证且刀具磨损较快。针对以上问题,本文采用变钻削参数下啄式钻削加工工艺并使用K10整体硬质合金麻花钻加工碳纤维复合材料-钛合金叠层板构件,并对此加工工艺下的刀具磨损、钻削力、层间温度、切屑形态、孔加工质量等方面进行了系统的理论分析和实验研究。此外,还将此工艺与传统的加工工艺进行了对比研究,为该类材料钻孔加工提供一些可靠依据。论文的主要研究内容如下:(1)通过对碳纤维复合材料-钛合金叠层板材料钻削的层间温度和钻削力的测量和分析,并通过二元线性回归的方法建立了钛合金层的钻削轴向力公式。结果表明:随着钛合金层进给量的增加,层间温度逐渐升高,此时钛合金层的轴向力呈增大趋势。(2)采用了变钻削参数下的啄式钻削的加工工艺,分析了钛合金层加工参数与刀具磨损、切屑形态以及加工孔质量之间的关系。观察了钻孔数与碳纤维复合材料孔入口处撕裂以及碳纤维复合材料孔出口处烧伤的关系。结果表明:钛合金层的较低转速和较低进给量可以降低刀具磨损以及提高加工孔质量。(3)对比分析了变钻削参数下啄式钻削工艺、变钻削参数工艺和传统加工工艺三种不同的加工工艺,结果表明:变钻削参数下啄式钻削工艺相比较于其它两种工艺的碳纤维复合材料层入口处的撕裂、孔圆度、孔壁粗糙度以及钛合金切屑形态要更好。
【关键词】：碳纤维复合材料-钛合金叠层板 钻削力 切屑形态 制孔质量 加工工艺
【学位授予单位】：湖南科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG52
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第一章 绪论9-17
• 1.1 课题来源9
• 1.2 碳纤维复合材料钛合金叠层板性能特点及其发展应用9-11
• 1.3 国内外碳纤维复合材料钛合金叠层板机械加工综述11-14
• 1.3.1 碳纤维复合材料钛合金叠层板加工技术的研究12
• 1.3.2 碳纤维复合材料钛合金叠层板钻削机理的研究12-13
• 1.3.3 碳纤维复合材料钛合金叠层板孔质量的研究13-14
• 1.4 碳纤维复合材料钛合金叠层板钻削过程中存在的问题14-15
• 1.5 本文主要研究内容15-17
• 第二章 碳纤维复合材料钛合金叠层板材料钻削加工试验设计17-25
• 2.1 试验材料17-18
• 2.2 试验刀具18-19
• 2.3 钻削加工试验平台19-22
• 2.4 孔质量检测装置22-23
• 2.5 加工参数及试验方案23-24
• 2.6 本章小结24-25
• 第三章 碳纤维复合材料钛合金叠层板材料钻削力和钻削温度的研究25-37
• 3.1 碳纤维复合材料钛合金叠层板材料钻削力的研究25-31
• 3.1.1 麻花钻钻削加工过程分析25-27
• 3.1.2 钻削力的结果分析27-29
• 3.1.3 钻削力模型的建立29-31
• 3.2 碳纤维复合材料钛合金叠层板材料钻削温度的研究31-36
• 3.2.1 钻削温度的试验方法31-33
• 3.2.2 钻削温度试验结果分析33-35
• 3.2.3 建立碳纤维复合材料钛合金叠层板材料钻削温度模型35-36
• 3.3 本章小结36-37
• 第四章 碳纤维复合材料钛合金叠层板材料变钻削参数下啄式钻削工艺的研究37-53
• 4.1 碳纤维复合材料钛合金叠层板钻削缺陷的形成37-39
• 4.1.1 碳纤维复合材料钛合金叠层板常见的加工缺陷37
• 4.1.2 钛合金层的弹塑性变形37-38
• 4.1.3 碳纤维复合材料层的撕裂和烧伤38-39
• 4.2 变加工参数下啄式钻削的原理39-40
• 4.2.1 变钻削参数下啄式钻削工艺的原理39-40
• 4.3 变钻削参数下啄式钻削工艺切屑形态的研究40-42
• 4.4 变钻削参数下啄式钻削工艺刀具磨损的研究42-45
• 4.5 变钻削参数下啄式钻削工艺加工孔质量的研究45-52
• 4.5.1 钛合金层切削参数对孔出入口质量的影响45-49
• 4.5.2 钛合金层切削参数对孔壁质量的影响49-52
• 4.6 本章小结52-53
• 第五章 碳纤维复合材料钛合金叠层板钻削不同工艺的对比研究53-67
• 5.1 传统加工工艺与变钻削参数下啄式钻削工艺的过程53-57
• 5.1.1 变钻削参数工艺的加工过程53-54
• 5.1.2 传统工艺的加工方法54-55
• 5.1.3 不同加工工艺的对比及钻削参数的选取55-57
• 5.2 不同加工工艺下钻削轴向力的对比57-58
• 5.3 不同加工工艺下切屑形态的对比58-59
• 5.3.1 不同加工工艺下切屑形态的对比58-59
• 5.4 不同加工工艺下孔质量的对比59-64
• 5.4.1 不同加工工艺下孔壁质量的对比59-61
• 5.4.2 不同加工工艺下碳纤维复合材料层加工孔的圆度对比61-63
• 5.4.3 不同加工工艺下碳纤维复合材料层孔入口质量的对比63-64
• 5.5 不同加工工艺下刀具磨损的对比64-66
• 5.6 本章小结66-67
• 第六章 总结与展望67-69
• 6.1 总结67-68
• 6.2 展望68-69
• 参考文献69-73
• 致谢73-74
• 附录A：攻读硕士学位发表的学术论文74

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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