玻纖復(fù)合材料槳葉試件超聲輔助加工技術(shù)研究.pdf

1、隨著復(fù)合材料與金屬材料構(gòu)成的疊層構(gòu)件在航空航天領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，疊層構(gòu)件裝配中需要的大量鉚接與螺栓孔加工工藝研究受到越來越多的關(guān)注，由于復(fù)合材料與金屬材料在性能上的巨大差異，其高質(zhì)高效的加工技術(shù)成為制造領(lǐng)域公認(rèn)的難題之一。與國外的裝配制孔手段相比，目前國內(nèi)仍采用以手工為主，部分采用傳統(tǒng)的“鉆-擴(kuò)-鉸”多工序加工手段，刀具磨損嚴(yán)重，加工質(zhì)量難以保證，其關(guān)鍵技術(shù)是在裝配制孔中在一道工序內(nèi)同時(shí)高質(zhì)、高效的加工兩種完全不同性質(zhì)的材料?，F(xiàn)有的技術(shù)手

2、段嚴(yán)重制約了我國重點(diǎn)產(chǎn)品的研制進(jìn)度與量產(chǎn)能力，缺乏數(shù)字化加工設(shè)備與整體加工工藝。
　　本文針對(duì)不同規(guī)格直升機(jī)玻纖復(fù)合材料（GFRP）槳葉試件中復(fù)合材料與金屬材料組成的疊層構(gòu)件為對(duì)象，開展了復(fù)合材料與金屬材料疊層構(gòu)件超聲輔助加工理論分析與試驗(yàn)研究，在單板超聲輔助螺旋銑削制孔試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，提出了變參量超聲輔助螺旋銑削制孔方法，針對(duì)玻纖復(fù)合材料槳葉試件數(shù)字化加工開展了直升機(jī)槳葉超聲輔助數(shù)控加工裝置的研究與配套專用工裝夾具的設(shè)計(jì)，研究?jī)?nèi)容

3、和取得的階段成果如下:
　　(1)針對(duì)GFRP材料銑削加工中易產(chǎn)生毛刺與撕裂等加工缺陷，開展了超聲輔助銑削加工工藝試驗(yàn)研究，結(jié)果表明:銑削力隨著主軸轉(zhuǎn)速的升高而降低，隨進(jìn)給速度的升高而增加;與普通銑削加工后的銑削表面質(zhì)量進(jìn)行對(duì)比分析，產(chǎn)生的毛刺與撕裂現(xiàn)象明顯減少，加工質(zhì)量得到明顯改善;
　　(2)分析了超聲輔助螺旋銑削制孔加工運(yùn)動(dòng)軌跡，并通過正交試驗(yàn)優(yōu)化了40CrNiMoA金屬超聲輔助螺旋銑削制孔工藝參數(shù)，孔壁質(zhì)量得到明顯改

4、善，孔壁粗糙度達(dá)到Ra1.27μm;對(duì)短纖維填充復(fù)合材料采用超聲輔助螺旋銑削制孔方法進(jìn)行試驗(yàn)研究，分析了在不同主軸轉(zhuǎn)速、公轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速與螺距下切削力與制孔質(zhì)量的變化規(guī)律，分析了制孔加工中易產(chǎn)生的制孔缺陷等;
　　(3)針對(duì)金屬材料/復(fù)合材料疊層材料加工需求，提出了變工藝參數(shù)超聲輔助螺旋銑削制孔方法，試驗(yàn)結(jié)果表明:變參數(shù)超聲輔助螺旋銑削工藝可有效降低加工中的切削力，降低切削區(qū)域溫度，提高制孔表面質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)了疊層材料構(gòu)件一體化高質(zhì)高效加工;