碳纤维复合材料超声波切割装置设计及系统研究
发布时间：2021-08-11 08:18
碳纤维复合材料具有密度低、耐磨耐腐蚀性强、抗拉强度高、导电导热性好等优点,在航空航天、汽车建筑、日常生活等领域应用较广,人们对碳纤维复合材料产品的需求量增大,且更追求其多样化。碳纤维复合材料硬度和刚度高且具有各向异性等问题,极难加工,传统方法不能满足加工要求,电火花和激光加工极易破坏碳纤维复合材料零件的表面质量。综上所述,本设计以超声波切割碳纤维复合材料为研究对象,对整体装置进行设计和搭建,重点研究两种声学系统和动态特性,通过实验进行验证设计的可行性,主要内容及成果如下:（1）碳纤维复合材料超声波切割装置系统设计。首先,依据工业机器人技术和超声波加工方法,设计出超声波切割机器人,并设计六自由度工作台作为零件放置平台;其次,根据超声波切割原理,设计出超声波切割主轴;最后,进行整体装置搭建。（2）20kHz和40kHz声学系统研究。依据压电效应原理和等效电路法,建立换能器频率参数模型,设计换能器结构;基于变截面频率方程和解析法,建立复合式变幅杆参数模型,设计两种频率下变幅杆结构,运用Workbench对两种变幅杆进行仿真分析;依据变幅杆结构,设计两种声学系统下尖形刀的结构并仿真分析;对两种...
【文章来源】：杭州电子科技大学浙江省
【文章页数】：68 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．１碳纤维复合材料??理论上能加工造，现工业工
??图１．２碳纤维复合材料在各领域分布??（１）航空航天。上世纪７０年代，美国军用战斗机Ｆ－丨５使用了大量的碳纤维复合材料，??像主翼、机身、尾翼等关键位置都有运用；２１世纪初，美国波音公司投产的Ａ－系列高性能客??机，４０％以上应用到碳纤维复合材料，如图１．３所示为大型飞机外壳各种材料使用情况。??［□玻璃纤维复合材料＾?滅??１３石英奸维复合材料ｐ?濯??＾３孩纤维复合材料＃．ｙ＾？．??—强钼合金ｙ?ｓ．．．．．：广＇．．．．：．．．．＇??图１．３飞机外壳各种材料使用情况??碳纤维复合材料广泛应用于火箭卫星上［９］，如表１．２所示为碳纤维复合材料在固体火箭发??动机外壳上的使用情况。在代号为“和平”的太空站中，所用的桁架天线（ＥＡＲ）主要采用??碳纤维复合材料和轻质合金两种结构材料美国空间站上的先进设备一般使用高强碳纤维??复合材料或钛合金作为结构原料。???表１．２碳纤维复合材料在固体火箭发动ｙｉ外壳上的使用情况???发动机名称?壳体材料?直径／ｍ?长度／ｍ研制时间／年??第一级?ＩＭ
（１）航空航天。上世纪７０年代，美国军用战斗机Ｆ－丨５使用了大量的碳纤维复合材料，??像主翼、机身、尾翼等关键位置都有运用；２１世纪初，美国波音公司投产的Ａ－系列高性能客??机，４０％以上应用到碳纤维复合材料，如图１．３所示为大型飞机外壳各种材料使用情况。??［□玻璃纤维复合材料＾?滅??１３石英奸维复合材料ｐ?濯??＾３孩纤维复合材料＃．ｙ＾？．??—强钼合金ｙ?ｓ．．．．．：广＇．．．．：．．．．＇??图１．３飞机外壳各种材料使用情况??碳纤维复合材料广泛应用于火箭卫星上［９］，如表１．２所示为碳纤维复合材料在固体火箭发??动机外壳上的使用情况。在代号为“和平”的太空站中，所用的桁架天线（ＥＡＲ）主要采用??一
【参考文献】：
期刊论文
[1]具有复合型工具的超声加工声学系统设计[J]. 康凯,张云电,赵猛,张豪,金义坤,程浩. 机电工程. 2018(08)
[2]碳纤维复合材料在汽车上的应用和发展[J]. 王帅,王隆宇,李多,门立忠. 汽车实用技术. 2017(15)
[3]碳纤维表面处理研究现状[J]. 张敏,朱礼斌,朱波,李洪俊,杨先辉. 高科技纤维与应用. 2017(02)
[4]碳纤维复合材料的应用现状及我国碳纤维工业的发展方向[J]. 李奇辉,刘向阳,房晓斌. 价值工程. 2016(17)
[5]超声变幅杆的理论设计与ANSYS仿真分析[J]. 常小龙. 河北农机. 2016(03)
[6]碳纤维复合材料在航空领域的应用[J]. 代金. 黑龙江科技信息. 2015(14)
[7]大丝束碳纤维应用及展纱设备研究进展[J]. 侯传礼. 纤维复合材料. 2015(01)
[8]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)
[9]超声振动铣削碳纤维复合材料表面特征研究[J]. 高国富,马星辉,董小磊. 现代制造工程. 2009(09)
[10]大功率超声清洗机发生器[J]. 乔治,钟利民. 声学与电子工程. 2008(01)
博士论文
[1]碳纤维增强复合材料切削加工技术及其应用研究[D]. 苏飞.南京理工大学 2015
[2]碳纤维/铜和CuO纳米线/碳纤维复合材料的制备及性能研究[D]. 曾俊.兰州大学 2009
[3]超声波铣削加工原理及相关技术研究[D]. 冯冬菊.大连理工大学 2006
硕士论文
[1]尖形刀超声切割声学系统的定振幅输出技术研究[D]. 陈宁池.杭州电子科技大学 2018
[2]航空用碳纤维层压板复合材料的铣削加工技术研究[D]. 孙剑颖.西南交通大学 2017
[3]碳纤维复合材料桥塞切削技术研究[D]. 高石鑫.沈阳航空航天大学 2017
[4]碳纤维复合材料钻削过程中轴向力与钻孔质量的研究[D]. 薛国彬.天津理工大学 2017
[5]高模量碳纤维增强复合材料激光切割技术研究[D]. 薛庆明.哈尔滨工业大学 2016
[6]碳纤维复合材料超声振动辅助制孔数值模拟及实验研究[D]. 王卫滨.南昌航空大学 2016
[7]碳纤维增强聚甲醛复合材料的制备及性能研究[D]. 孙洪阵.长春工业大学 2015
[8]高压磨料水射流切割碳纤维复合材料的试验研究[D]. 王伟.哈尔滨理工大学 2015
[9]可更换刀具超声波切割主轴的研制[D]. 马中秋.杭州电子科技大学 2015
[10]碳纤维复合材料基体树脂的分解及其产物表征与分析[D]. 聂伟东.哈尔滨工程大学 2015
本文编号：3335823
【文章来源】：杭州电子科技大学浙江省
【文章页数】：68 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．１碳纤维复合材料??理论上能加工造，现工业工
??图１．２碳纤维复合材料在各领域分布??（１）航空航天。上世纪７０年代，美国军用战斗机Ｆ－丨５使用了大量的碳纤维复合材料，??像主翼、机身、尾翼等关键位置都有运用；２１世纪初，美国波音公司投产的Ａ－系列高性能客??机，４０％以上应用到碳纤维复合材料，如图１．３所示为大型飞机外壳各种材料使用情况。??［□玻璃纤维复合材料＾?滅??１３石英奸维复合材料ｐ?濯??＾３孩纤维复合材料＃．ｙ＾？．??—强钼合金ｙ?ｓ．．．．．：广＇．．．．：．．．．＇??图１．３飞机外壳各种材料使用情况??碳纤维复合材料广泛应用于火箭卫星上［９］，如表１．２所示为碳纤维复合材料在固体火箭发??动机外壳上的使用情况。在代号为“和平”的太空站中，所用的桁架天线（ＥＡＲ）主要采用??碳纤维复合材料和轻质合金两种结构材料美国空间站上的先进设备一般使用高强碳纤维??复合材料或钛合金作为结构原料。???表１．２碳纤维复合材料在固体火箭发动ｙｉ外壳上的使用情况???发动机名称?壳体材料?直径／ｍ?长度／ｍ研制时间／年??第一级?ＩＭ
（１）航空航天。上世纪７０年代，美国军用战斗机Ｆ－丨５使用了大量的碳纤维复合材料，??像主翼、机身、尾翼等关键位置都有运用；２１世纪初，美国波音公司投产的Ａ－系列高性能客??机，４０％以上应用到碳纤维复合材料，如图１．３所示为大型飞机外壳各种材料使用情况。??［□玻璃纤维复合材料＾?滅??１３石英奸维复合材料ｐ?濯??＾３孩纤维复合材料＃．ｙ＾？．??—强钼合金ｙ?ｓ．．．．．：广＇．．．．：．．．．＇??图１．３飞机外壳各种材料使用情况??碳纤维复合材料广泛应用于火箭卫星上［９］，如表１．２所示为碳纤维复合材料在固体火箭发??动机外壳上的使用情况。在代号为“和平”的太空站中，所用的桁架天线（ＥＡＲ）主要采用??一
【参考文献】：
期刊论文
[1]具有复合型工具的超声加工声学系统设计[J]. 康凯,张云电,赵猛,张豪,金义坤,程浩. 机电工程. 2018(08)
[2]碳纤维复合材料在汽车上的应用和发展[J]. 王帅,王隆宇,李多,门立忠. 汽车实用技术. 2017(15)
[3]碳纤维表面处理研究现状[J]. 张敏,朱礼斌,朱波,李洪俊,杨先辉. 高科技纤维与应用. 2017(02)
[4]碳纤维复合材料的应用现状及我国碳纤维工业的发展方向[J]. 李奇辉,刘向阳,房晓斌. 价值工程. 2016(17)
[5]超声变幅杆的理论设计与ANSYS仿真分析[J]. 常小龙. 河北农机. 2016(03)
[6]碳纤维复合材料在航空领域的应用[J]. 代金. 黑龙江科技信息. 2015(14)
[7]大丝束碳纤维应用及展纱设备研究进展[J]. 侯传礼. 纤维复合材料. 2015(01)
[8]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)
[9]超声振动铣削碳纤维复合材料表面特征研究[J]. 高国富,马星辉,董小磊. 现代制造工程. 2009(09)
[10]大功率超声清洗机发生器[J]. 乔治,钟利民. 声学与电子工程. 2008(01)
博士论文
[1]碳纤维增强复合材料切削加工技术及其应用研究[D]. 苏飞.南京理工大学 2015
[2]碳纤维/铜和CuO纳米线/碳纤维复合材料的制备及性能研究[D]. 曾俊.兰州大学 2009
[3]超声波铣削加工原理及相关技术研究[D]. 冯冬菊.大连理工大学 2006
硕士论文
[1]尖形刀超声切割声学系统的定振幅输出技术研究[D]. 陈宁池.杭州电子科技大学 2018
[2]航空用碳纤维层压板复合材料的铣削加工技术研究[D]. 孙剑颖.西南交通大学 2017
[3]碳纤维复合材料桥塞切削技术研究[D]. 高石鑫.沈阳航空航天大学 2017
[4]碳纤维复合材料钻削过程中轴向力与钻孔质量的研究[D]. 薛国彬.天津理工大学 2017
[5]高模量碳纤维增强复合材料激光切割技术研究[D]. 薛庆明.哈尔滨工业大学 2016
[6]碳纤维复合材料超声振动辅助制孔数值模拟及实验研究[D]. 王卫滨.南昌航空大学 2016
[7]碳纤维增强聚甲醛复合材料的制备及性能研究[D]. 孙洪阵.长春工业大学 2015
[8]高压磨料水射流切割碳纤维复合材料的试验研究[D]. 王伟.哈尔滨理工大学 2015
[9]可更换刀具超声波切割主轴的研制[D]. 马中秋.杭州电子科技大学 2015
[10]碳纤维复合材料基体树脂的分解及其产物表征与分析[D]. 聂伟东.哈尔滨工程大学 2015
本文编号：3335823
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