CFRP钻削力研究及PCD刀具设计

发布时间：2024-11-02 08:03

　　碳纤维增强树脂基复合材料(CFRP)具有耐高温、耐腐蚀、高模量、高强度、低密度、抗蠕变、耐疲劳、导电、传热等特性被广泛地应用在航空航天、工业、交通、土木工程、体育用品等领域。然而,由于CFRP的各向异性、硬度大、层间强度低等特点,在钻削加工时易产生分层损伤、毛刺、撕裂等现象。其中,分层损伤是对CFRP强度影响最大的失效形式,而分层现象的产生与钻削力相关。故本文结合钻削力数学模型以及CFRP材料性能对钻削机理展开了深入研究,建立了钻削力理论模型,为PCD刀具的结构设计提供了理论依据。具体研究内容如下:(1)综合考虑钻削时的转速、进给速度等加工参数,CFRP中碳纤维的铺层角度、各个方向弹性模量、强度等材料参数,钻头的横刃长度、主切削刃长度、大锋角、法前角、法后角等刀具参数,并结合材料力学、断裂力学、接触力学、复合材料力学等学科理论,建立钻削加工CFRP的钻削力模型,以求解轴向力最小的最优刀具参数。(2)使用ABAQUS软件对钻削CFRP过程进行有限元仿真,对比分析不同钻头钻削过程中的轴向力和分层缺陷,并求解钻头的前角、后角、切削刃长度等最优刀具结构参数。(3)依据最优刀具参数,设计PCD刀片...

【文章页数】：70 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图1.1CFRP孔加工缺陷位置图Fig.1.1DefectLocationMapofDrillStructureCFRPHoleProcessingCFRP钻削主要存在如下几种加工法：传统钻削、振动钻削、以磨代削，上述加工法主要是为了提高CFRP制....

图1-3PCD钻头Fig.1-3PCDbit外众多学者都展开过诸多研究为主。很少有单位会从事CF加工工艺的研究：就国内来看言，德、日、美等多个国家的针对CFRP存在的切削机理及七十年代仍旧属于新型材料之料切削上并未进行改变，无论FRP进行加工时，不单单是表6]。....

图2-1环氧树脂的力学模型[34]Fig.2-1Mechanicalmodelofepoxyresin削加工时，由于钻削时的温度比较高、PCD刀片应和应变率硬化现象同时存在。热软化效应是指，具体表现为聚合物的弹性模量和破坏强度降低PCD刀片的转速增加时，树脂基....

图2-1环氧树脂的力学模型[34]Fig.2-1Mechanicalmodelofepoxyresin削加工时，由于钻削时的温度比较高、PCD刀应和应变率硬化现象同时存在。热软化效应是，具体表现为聚合物的弹性模量和破坏强度降PCD刀片的转速增加时，树脂基材料被....

本文编号：4009280