玻纤复合材料桨叶试件超声辅助加工技术研究

发布时间：2017-12-16 11:16

  本文关键词：玻纤复合材料桨叶试件超声辅助加工技术研究

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【摘要】：随着复合材料与金属材料构成的叠层构件在航空航天领域的广泛应用,叠层构件装配中需要的大量铆接与螺栓孔加工工艺研究受到越来越多的关注,由于复合材料与金属材料在性能上的巨大差异,其高质高效的加工技术成为制造领域公认的难题之一。与国外的装配制孔手段相比,目前国内仍采用以手工为主,部分采用传统的“钻-扩-铰”多工序加工手段,刀具磨损严重,加工质量难以保证,其关键技术是在装配制孔中在一道工序内同时高质、高效的加工两种完全不同性质的材料。现有的技术手段严重制约了我国重点产品的研制进度与量产能力,缺乏数字化加工设备与整体加工工艺。本文针对不同规格直升机玻纤复合材料(GFRP)桨叶试件中复合材料与金属材料组成的叠层构件为对象,开展了复合材料与金属材料叠层构件超声辅助加工理论分析与试验研究,在单板超声辅助螺旋铣削制孔试验的基础上,提出了变参量超声辅助螺旋铣削制孔方法,针对玻纤复合材料桨叶试件数字化加工开展了直升机桨叶超声辅助数控加工装置的研究与配套专用工装夹具的设计,研究内容和取得的阶段成果如下：(1)针对GFRP材料铣削加工中易产生毛刺与撕裂等加工缺陷,开展了超声辅助铣削加工工艺试验研究,结果表明：铣削力随着主轴转速的升高而降低,随进给速度的升高而增加；与普通铣削加工后的铣削表面质量进行对比分析,产生的毛刺与撕裂现象明显减少,加工质量得到明显改善；(2)分析了超声辅助螺旋铣削制孔加工运动轨迹,并通过正交试验优化了40CrNiMoA金属超声辅助螺旋铣削制孔工艺参数,孔壁质量得到明显改善,孔壁粗糙度达到Ra1.27μm;对短纤维填充复合材料采用超声辅助螺旋铣削制孔方法进行试验研究,分析了在不同主轴转速、公转转速与螺距下切削力与制孔质量的变化规律,分析了制孔加工中易产生的制孔缺陷等；(3)针对金属材料／复合材料叠层材料加工需求,提出了变工艺参数超声辅助螺旋铣削制孔方法,试验结果表明：变参数超声辅助螺旋铣削工艺可有效降低加工中的切削力,降低切削区域温度,提高制孔表面质量,实现了叠层材料构件一体化高质高效加工；(4)创新设计开发了用于直升机桨叶试件铣削与制孔加工的三轴联动超声辅助数控加工装置,并对不同规格桨叶试件安装定位夹具、装置防护、吸尘系统、超声振动系统,变幅杆-刀具结构一体化进行了设计,为解决企业现有加工工艺存在的工序繁琐、效率低、加工质量不稳定等难题提供了可行的工艺手段。
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TB33;TG659

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前1条

1 杨乃宾;;新一代大型客机复合材料结构[J];航空学报;2008年03期

中国硕士学位论文全文数据库 前1条

1 王筱雪;精密阀套内孔超声研磨加工技术研究[D];大连理工大学;2013年

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本文编号：1295823