單向鋪層CFRP銑磨加工缺陷分析與控制.pdf

1、作為復合材料中應用時間較早、應用范圍最廣的復合材料之一，碳纖維增強樹脂基復合材料(carbon fiber reinforced plastics，CFRP)目前在國防、航空航天領域正逐步推廣應用，其具有比強度高、比模量大，抗疲勞、耐腐蝕等優(yōu)異性能。但由于復合材料具有各向異性、非均勻性等特性，在CFRP結(jié)構(gòu)件的成型加工過程中易出現(xiàn)加工表面質(zhì)量差、刀具耐用度低等問題，同時還伴隨著分層、毛刺、崩邊、撕裂和樹脂涂覆等加工缺陷。
　　有鑒

2、于此，本文從不同工件傾角CFRP層合板在銑削加工過程中出現(xiàn)的諸多形式缺陷出發(fā)，建立不同形式分層模型及在加工過程中的切削力、加工表面形貌和加工缺陷隨工藝參數(shù)、材料結(jié)構(gòu)等的變化規(guī)律。在此基礎上引入CFRP層合板銑磨加工工藝，提出不同形式分層缺陷控制方案和加工表面質(zhì)量評價方式。建立包括毛刺和崩邊等加工缺陷的理論模型和計算方法，揭示纖維去除機制和加工缺陷形成、變化規(guī)律。研究成果對于抑制CFRP加工缺陷、改善加工工藝具有重要理論意義和實際價值。<

3、br>　　本文完成的主要工作如下：
　?。?）CFRP加工表層分層缺陷研究?；贑FRP加工出現(xiàn)的諸多分層缺陷，按照其形式進行系統(tǒng)分類，并對不同的分層缺陷建立碳纖維(束)的彎曲/斷裂力學模型，解釋不同分層缺陷的變化規(guī)律及產(chǎn)生機制。
　?。?）變工件傾角CFRP銑削加工缺陷研究。主要面向變工件傾角CFRP層合板在側(cè)銑加工過程中易出現(xiàn)的諸多類型的分層缺陷，研究工件傾角、纖維鋪層方向和加工參數(shù)對分層缺陷的影響規(guī)律，并提出缺陷控制方

4、法。在此基礎上建立變工件傾角CFRP銑削加工每齒去除材料模型，并解釋上述變量對切削力的影響規(guī)律。與此同時分析不同方向纖維加工表面形貌隨進給速度的變化規(guī)律。
　?。?）變工件傾角CFRP銑磨加工研究。主要對4種不同鋪層方式的CFRP層合板在不同工件傾角下進行銑磨加工試驗，具體從工藝方面研究了加工參數(shù)(包括主軸轉(zhuǎn)速、進給速度和工件傾角)對磨削力、加工表面形貌和表層缺陷形式的影響規(guī)律；從材料本身結(jié)構(gòu)方面研究了鋪層方式、表層纖維方向分別對