论文部分内容阅读
碳纤维复合材料在传统的钻孔过程中缺陷尤为明显,为了得到符合要求的孔质量,螺旋铣孔技术应运而生。本文针对碳纤维复合材料在制孔过程所表现出的问题,以及碳纤维复合材料螺旋铣孔的加工参数对其孔质量和切削力等的影响展开了研究,研究内容主要分为以下几方面:为了研究复合材料在制孔过程中孔壁的缺陷以及孔壁质量的影响因素,建立不同纤维铺层方向的碳纤维复合材料单层板正交切削模型,分别从应力、加工表面质量、切屑形貌、切削力等方面对不同纤维铺层方向碳纤维复合材料的切削性能进行了分析。通过研究得到了碳纤维复合材料加工过程的应力分布大致沿着纤维铺层方向。加工表面质量与纤维铺层的关系为0°纤维方向加工表面质量最好、90°纤维方向次之、135°纤维方向加工表面质量较差、45°纤维方向最差。切屑形貌在0°纤维铺层方向下呈现出带状、45°和135°纤维方向下是块状、90°纤维方向下表现为粉末状。切削力在纤维铺层角度0°～180°之间呈现出正弦函数的变化规律。从微观角度出发,对不同纤维铺层角度下碳纤维复合材料的微观切削形貌展开研究,建立不同纤维铺层方向的碳纤维复合材料微观切削模型,主要分析不同铺层角度下的碳纤维和树脂基体的不同断裂形式并从微观方面对碳纤维复合材料加工缺陷的形成以及加工表面质量进行研究。结果表明0°和45°纤维铺层方向的纤维层和树脂层发生的是弯曲剪切断裂,90°和135°铺层方向的纤维层和树脂层发生的是挤压剪切断裂。0°纤维方向的加工表面没有明显加工缺陷,45°纤维方向有明显的凹坑出现,90°纤维方向出现毛刺加工缺陷,135°纤维方向出现纤维拔出现象。针对碳纤维复合材料螺旋铣孔的加工参数对加工过程的影响,建立了碳纤维复合材料螺旋铣孔的三维仿真模型,从偏心量和轴向进给速度两方面分别对螺旋铣孔过程中的孔质量和对切削力的影响进行研究讨论,最终得到不同偏心量和不同进给速度下的通孔,并通过分析得出偏心量在0.6mm～0.8mm之间加工出的孔质量最好。在切削力方面,偏心量对X、Y向切削力影响较大,对轴向切削力影响较小,轴向进给速度对轴向切削力影响加大,随着轴向进给速度的增大轴向切削力随之增大。为了验证仿真结果的正确性与准确度本文最后对碳纤维复合材料进行了螺旋铣孔的试验研究,并将得到的试验结果与仿真结果进行对比分析,结果表明仿真结果与试验结果吻合度较高,最小误差为1%,最大误差为14%。