基于多传感器融合的复合材料切削加工监测系统的研究

发布时间：2024-06-04 04:42

　　碳纤维增强树脂基复合材料(Carbon Fiber Reinforced Plastic,CFRP),简称CFRP,具有纤维增强体和环氧树脂基体的优点而成为一种质量轻、耐热、比刚度大的复合材料,广泛应用于飞机和航天飞行器外壳的制造等领域。但因其力学性能的各向异性和材料铺层之间连接强度低,切削加工过程尤其是钻铣加工容易出现纤维毛刺、纤维撕裂、烧伤和铺层之间的分层缺陷。当切削加工重要大尺寸零件时一旦出现缺陷可能造成巨大经济损失,因此研究CFRP的高精度和高质量钻铣加工具有重要意义。本研究针对CFRP钻铣加工工艺及其在线监测的技术存在的问题,优化了钻铣加工工艺参数,建立了切削力和切削温度的预测模型,并提出了一种表面缺陷评价方法,搭建了五轴加工机床和五轴混联机器人的多传感器在线监测硬件系统,开发基于切削力和切削温度的多传感器融合系统,实现了工件损伤的监测和预报。在五轴联动加工中心DMU-70V上开展了 CFRP的钻削和铣削加工试验研究,针对CFRP钻铣加工出现的毛刺、撕裂缺陷,提出了比面像素评价法,揭示了钻铣加工切削参数对切削力、切削热和加工缺陷的影响规律,确定了加工过程中加工缺陷和工件烧伤与...

【文章页数】：81 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图１－１ＣＦＲＰ孔加工各个位置的加工缺陷图??（１）毛刺和撕裂??

?山东大学硕士学位论文???维增强体是承受载荷的主体，其形态为连续状态的丝状材料，通过原丝碳化后获??得，具有质量轻、耐热性能优良、化学性能稳定的材料。ＣＦＲＰ既有碳纤维的性??能同时也有环氧树脂的耐磨性和耐湿热性而成为性能卓越的复合材料［３］。??１．４?ＣＦＲＰ切削加工的加工....

图１－３孔的出口撕裂缺陷Ｗ??

?第１章绪论???（ａ）入口毛刺?（ｂ）出口毛刺??图１－２孔的出口与入口毛刺缺陷Ｗ??１??图１－３孔的出口撕裂缺陷Ｗ??（２）孔壁的表面质量??复合材料的表面质量区别于传统的金属材料，主要包括切削加工后的材料表??面粗糙度过大和加工特有的纤维毛刺、撕裂、分层、纤维断裂等表面损....

图１－２孔的出口入口毛刺缺陷Ｗ??

?第１章绪论???（ａ）入口毛刺?（ｂ）出口毛刺??图１－２孔的出口与入口毛刺缺陷Ｗ??１??图１－３孔的出口撕裂缺陷Ｗ??（２）孔壁的表面质量??复合材料的表面质量区别于传统的金属材料，主要包括切削加工后的材料表??面粗糙度过大和加工特有的纤维毛刺、撕裂、分层、纤维断裂等表面损....

图１－４螺旋铣孔加工［１５］??

?山东大学硕士学位论文???由于ＣＦＲＰ的各向异性，传统的金属材料的表面质量检测与评价方法己无法??应用到复合材料的缺陷评价，针对复合材料钻削过程产生的分层缺陷，目前常用??的方法是分层因子Ｆｄ来衡量。分层因子的大小表示ＣＦＲＰ切削加工尤其是钻孔??后的铺层受到外力产生分离的严重....

本文编号：3988882