复合装甲制孔机理与工艺参数优化

发布时间：2020-06-10 15:53

【摘要】：复合装甲(由铝合金、工程陶瓷、玻璃纤维复合材料构成)具有极高的综合抗弹效应,在现代战争中,坦克装甲车辆高机动、高防护、轻量化是发展趋势,复合装甲具有广阔的应用前景。由于传统模压工艺的无法用于复合装甲成型过程中,装配用孔、槽等结构需后期加工,坦克装甲车辆结构复杂,为实现高精度装配,需要进行制孔、切割、开槽等机械加工。尤其是制孔加工,工作量大,有些需要现场装配时进行二次加工。玻璃纤维复合材料、工程陶瓷都属于难加工材料,由其组成的复合装甲叠层结构制孔难度更大,制孔过程中往往产生分层、孔洞收缩、出口破坏、毛刺等缺陷,制孔质量差,刀具磨损严重,加工效率低,目前尚无专用加工设备、有效的辅助工装,这些问题严重制约了复合装甲的发展。因此,迫切需要开展复合装甲的制孔机理与工艺参数优化研究。本研究基于加工中心自动制孔,综合玻璃纤维复合材料的磨削原理、工程陶瓷的压痕断裂原理、刀具磨损破损机理研究,借助手持显微镜制孔质量观察等,对复合装甲制孔机理开展研究。开展了复合装甲不同转速、不同进给量的工艺参数单因素制孔试验,利用CRAS分析软件分析了不同工艺参数对切削力、切削振动等的影响,绘制趋势图,进行了复合装甲制孔过程中切削力、振动与制孔质量的相关性分析。提出了加工中心“界面预停”自动制孔新工艺。针对钻削过程中分层、崩豁、断裂等缺陷,开展了“大理石及气动预压”辅助工装设计。通过不同转速、不同进给量、不同预压的正交试验,对制孔质量、切屑、刀具磨损等进行分析,完成最优工艺参数优选。
【图文】：

装甲战车,复合装甲

装甲防护材料和防护技术不断涌现｜Ｎ３］。自２０世纪７０年代以来合金、陶瓷、纤逡逑维树脂基等复合装甲材料发展迅速，在坦克装甲车辆、步兵战车、两栖突击战车逡逑等装甲车辆上得到了广泛应用，如图１－１和图１－２所示。逡逑复合装甲与金属相比，具有密度小、强度高、抗冲击能力强、断裂安全性高逡逑等优点，可满足新型坦克甲车辆的要求。采用高性能复合装甲是装甲车辆轻量化、逡逑高防护性能的重要手段，复合装甲装备己向结构件、大型整体部件发展，大幅减逡逑轻装甲重量，，增加攻击火力和功能系统，提高装甲装备整体性能ｔ４１，发达国家投逡逑入巨大人力物力在该领域进行研宄和探索。逡逑图Ｍ坦克装甲车逦图１－２装甲战车逡逑本论文研究涉及的装甲，是由铝合金、工程陶瓷、高性能玻纤复合材料构成逡逑的叠层结构复合装甲，具有合金、陶瓷、纤维树脂基复合装甲典型代表性［５］，可逡逑以满足装甲车辆轻量化、高防护、高机动等的现代化发展要求，且价格较低。逡逑由于复合装甲叠层结构的特殊性

热压罐,复合装甲,制孔

ｍ逡逑图１－３热压罐逦图１－４邋ＲＴＭ机逡逑复合装甲制孔过程中易产生分层、孔洞收缩、出口破损、毛刺、刀具磨损严逡逑重等问题，无法保证制孔质量，严重影响连接部位结合强度，制约了复合装甲的逡逑应用发展，因此，开展合金、陶瓷、纤维树脂基复合装甲的制孔机理、各层及界逡逑面的变化特征、制孔工艺优化、辅助工装设计等研究十分必要。逡逑１．２复合装甲的应用现状逡逑坦克装甲防护经历了百年的演变，如图１－５所示［６】。复合装甲自２０世纪７０逡逑年代开始使用，功能多样，性能优异，应用广泛。逡逑复合装甲复合装甲逡逑２｜逡逑－装置装置二＾逡逑２０世逦２０世逡逑丨＂＊１１１邋１１逦２０世逦２０世纪逡逑世２０世纪５0纪６０逦８０年逦ｇ逡逑纪初纪４0邋年代年代逦代逦７逡逑至３0邋年代逦？逡逑年代逡逑图１－５坦克装甲防护的演变逡逑２逡逑
【学位授予单位】：山东大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TJ810.5

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