单元刃立铣刀铣削CFRP及CFRP/Ti叠层材料切削性能研究
发布时间：2021-07-17 13:50
碳纤维复合材料（carbon fiber reinforced plastics,CFRP）是一种比强度高、比模量大,抗疲劳、耐腐蚀,综合性能优异的先进结构材料,但其具有各向异性、非均质性、高硬脆性以及低散热性等特点,尤其在开槽过程中易出现毛刺等损伤和严重的刀具磨损。CFRP/Ti叠层构件通过两种材料在性能上的协同作用,可获得优越的综合性能,其在飞机结构上的应用越来越广泛。由于两种材料性能差异大,在铣削加工中的加工表面质量难以保证,刀具磨损严重,耐用度低。单元刃立铣刀通过断屑槽结构提高了切削过程中的排屑性能和散热性,能够有效地抑制纤维缺陷并降低切削钛合金所产生的温度对表面质量的影响,本文采用单元刃立铣刀对CFRP单层板和CFRP/Ti叠层材料进行了切削试验研究,研究内容主要包括以下几个方面。首先,根据CFRP和钛合金的材料性能,从抑制纤维缺陷和降低切削温度的等方面对单元刃立铣刀结构进行分析。同时分别设计了单元刃铣刀槽铣CFRP单层板和侧铣加工CFRP/Ti叠层材料试验方案,并提出了加工样件制作和检测的方法。其次,研究了CFRP槽铣过程中刀具磨损的演变过程,发现单元刃涂层立铣刀的磨损经历...
【文章来源】：哈尔滨理工大学黑龙江省
【文章页数】：78 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
CFRP的实际应用
实现汽车轻量化的最有效的方式就是在制造的过程中使用强度高的轻质材料，随着汽车行业的迅速发展，全球汽车的用钛量在逐年增长。我国在船舶及海洋工程方面对钛合金的应用比较广泛，目前已经形成了性能优良、种类繁多、牌号和规格较为齐全的海洋用钛合金体系。由于钛合金质轻强度高的特点，其在生活方面也具有十分广泛的应用，尤其在体育用品领域，如常见的自行车架，网球拍以及高尔夫球头等体育用品，如图 1-2 所示。综上，对钛合金的切削过程和材料去除机理进行深入的研究至关重要，通过合理的加工工艺方案设计提高零部件加工的表面完整性和疲劳性能，这对于航空航天工业的发展具有重要的意义。a) 航空航天领域 b) 汽车行业
第2章 CFRP/Ti 叠层材料侧铣和 CFRP 单层材料槽铣试验规划本章结合钛合金和碳纤维的材料特性，从抑制工件材料缺陷，提高刀具耐用度为出发点，开展了碳纤维复合材料切削用单元刃立铣刀设计研究，对CFRP 单层板槽铣和 CFRP/Ti 叠层材料侧铣进行试验设计，其中包括刀具磨损、加工表面质量和切削力试验，并进行 CFRP 单层板样件制备以及表面质量检测研究。2.1 CFRP/Ti 叠层材料侧铣和 CFRP 单层材料槽铣试验条件2.1.1 刀具结构设计及分析根据碳纤维复合材料的结构特点，为了提高其加工表面质量，有效地抑制其在加工过程中产生的缺陷，多种结构和不同参数的立铣刀被设计用于高品质铣削碳纤维复合材料，如图 2-1 所示。
【参考文献】：
期刊论文
[1]钛合金TC4侧铣削刀具结构优化与刀具磨损研究[J]. 卢竹青,龙奕潭,豆卫涛. 冶金与材料. 2018(05)
[2]高效铣削钛合金涂层硬质合金刀具优选及磨损试验研究[J]. 韩变枝,刘公雨,陈明,明伟伟,安庆龙. 制造技术与机床. 2018(08)
[3]碳纤维增强复合材料铣削加工中PCD刀具磨损研究[J]. 苏飞,孙富建. 装备制造技术. 2018(07)
[4]碳纤维增强复合材料铣削加工表层损伤演化研究[J]. 周井文,潘华东,杨叶,杨斌,陈燕. 航空制造技术. 2017(Z2)
[5]碳纤维行业将迎来爆发式增长[J]. 罗阿华. 中国石油和化工. 2016(10)
[6]碳纤维复合材料在船舶螺旋桨推进器上的应用研究[J]. 程航涛,戴高乐,段晔鑫,张晓飞. 军民两用技术与产品. 2015(07)
[7]碳纤维形貌结构对其电化学氧化行为及其复合材料界面性能的影响[J]. 李昭锐,张东,徐樑华,孙玉山,徐鸣风. 复合材料学报. 2015(04)
[8]PCD成型铣刀铣削CFRP的试验研究[J]. 刘浩文,程寓,苏飞. 组合机床与自动化加工技术. 2014(05)
[9]碳纤维复合材料切削过程的有限元模拟[J]. 熊威龙,戴斌煜,商景利,王薇薇. 兵器材料科学与工程. 2014(01)
[10]纤维方向对碳纤维复合材料加工性能的影响[J]. 龚佑宏,韩舒,杨霓虹,韩胜超. 航空制造技术. 2013(Z2)
硕士论文
[1]碳纤维废丝增强PBT复合材料性能研究[D]. 陈勇.北京化工大学 2013
[2]舱段用碳纤维/环氧树脂复合材料及其整体成型工艺[D]. 王东.哈尔滨工业大学 2010
本文编号：3288297
【文章来源】：哈尔滨理工大学黑龙江省
【文章页数】：78 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
CFRP的实际应用
实现汽车轻量化的最有效的方式就是在制造的过程中使用强度高的轻质材料，随着汽车行业的迅速发展，全球汽车的用钛量在逐年增长。我国在船舶及海洋工程方面对钛合金的应用比较广泛，目前已经形成了性能优良、种类繁多、牌号和规格较为齐全的海洋用钛合金体系。由于钛合金质轻强度高的特点，其在生活方面也具有十分广泛的应用，尤其在体育用品领域，如常见的自行车架，网球拍以及高尔夫球头等体育用品，如图 1-2 所示。综上，对钛合金的切削过程和材料去除机理进行深入的研究至关重要，通过合理的加工工艺方案设计提高零部件加工的表面完整性和疲劳性能，这对于航空航天工业的发展具有重要的意义。a) 航空航天领域 b) 汽车行业
第2章 CFRP/Ti 叠层材料侧铣和 CFRP 单层材料槽铣试验规划本章结合钛合金和碳纤维的材料特性，从抑制工件材料缺陷，提高刀具耐用度为出发点，开展了碳纤维复合材料切削用单元刃立铣刀设计研究，对CFRP 单层板槽铣和 CFRP/Ti 叠层材料侧铣进行试验设计，其中包括刀具磨损、加工表面质量和切削力试验，并进行 CFRP 单层板样件制备以及表面质量检测研究。2.1 CFRP/Ti 叠层材料侧铣和 CFRP 单层材料槽铣试验条件2.1.1 刀具结构设计及分析根据碳纤维复合材料的结构特点，为了提高其加工表面质量，有效地抑制其在加工过程中产生的缺陷，多种结构和不同参数的立铣刀被设计用于高品质铣削碳纤维复合材料，如图 2-1 所示。
【参考文献】：
期刊论文
[1]钛合金TC4侧铣削刀具结构优化与刀具磨损研究[J]. 卢竹青,龙奕潭,豆卫涛. 冶金与材料. 2018(05)
[2]高效铣削钛合金涂层硬质合金刀具优选及磨损试验研究[J]. 韩变枝,刘公雨,陈明,明伟伟,安庆龙. 制造技术与机床. 2018(08)
[3]碳纤维增强复合材料铣削加工中PCD刀具磨损研究[J]. 苏飞,孙富建. 装备制造技术. 2018(07)
[4]碳纤维增强复合材料铣削加工表层损伤演化研究[J]. 周井文,潘华东,杨叶,杨斌,陈燕. 航空制造技术. 2017(Z2)
[5]碳纤维行业将迎来爆发式增长[J]. 罗阿华. 中国石油和化工. 2016(10)
[6]碳纤维复合材料在船舶螺旋桨推进器上的应用研究[J]. 程航涛,戴高乐,段晔鑫,张晓飞. 军民两用技术与产品. 2015(07)
[7]碳纤维形貌结构对其电化学氧化行为及其复合材料界面性能的影响[J]. 李昭锐,张东,徐樑华,孙玉山,徐鸣风. 复合材料学报. 2015(04)
[8]PCD成型铣刀铣削CFRP的试验研究[J]. 刘浩文,程寓,苏飞. 组合机床与自动化加工技术. 2014(05)
[9]碳纤维复合材料切削过程的有限元模拟[J]. 熊威龙,戴斌煜,商景利,王薇薇. 兵器材料科学与工程. 2014(01)
[10]纤维方向对碳纤维复合材料加工性能的影响[J]. 龚佑宏,韩舒,杨霓虹,韩胜超. 航空制造技术. 2013(Z2)
硕士论文
[1]碳纤维废丝增强PBT复合材料性能研究[D]. 陈勇.北京化工大学 2013
[2]舱段用碳纤维/环氧树脂复合材料及其整体成型工艺[D]. 王东.哈尔滨工业大学 2010
本文编号：3288297
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