芳綸纖維復合材料切磨復合加工技術研究.pdf

1、芳綸纖維復合材料作為一種先進復合材料，因其具備優(yōu)異的強度和剛度性能以及出眾的抗沖擊性能，在防護裝甲和航空航天等軍工領域獲得強烈關注和廣泛應用。在復合材料構件的制造流程中，機械加工是復合材料制備成型后必不可少的重要環(huán)節(jié)。然而由于復雜的多相結構和獨特的非均勻性以及各向異性，致使復合材料成為典型的難加工材料。強韌性的芳綸纖維更進一步加劇了芳綸纖維復合材料的難加工程度。芳綸纖維復合材料的加工技術是影響復合材料構件使用性能和使用壽命的關鍵因素，并

2、已成為制約其發(fā)展與應用的瓶頸所在。
　　本文以芳綸纖維增強樹脂基復合材料為研究對象，從芳綸纖維復合材料的加工缺陷成因分析切入，通過缺陷形成的抑制對策研究，提出了切磨復合加工新原理，在此基礎上，利用設計研制的切磨復合加工刀具對芳綸纖維復合材料開展了加工工藝試驗研究。論文主要研究內容和取得的學術成果如下:
　　(1)根據(jù)芳綸纖維復合材料的傳統(tǒng)加工缺陷特征，對其加工缺陷成因進行了歸納研究，通過開展刀具與纖維的接觸力學理論分析，并進

3、行刀具對纖維切斷能力的劃切試驗驗證，揭示了材料加工的纖維斷裂機理，得出有效切斷芳綸纖維的關鍵因素為刀具的鋒利程度，為探索芳綸纖維復合材料加工缺陷抑制對策提供可靠的理論依據(jù)。
　　(2)針對芳綸纖維復合材料的加工缺陷成因，提出了切磨復合加工新原理，并分別對切磨復合加工的切削原理和磨削原理進行了分析和揭示。依據(jù)切磨復合加工原理的思路，在后續(xù)試驗研究中對刀具的結構參數(shù)進行了反饋優(yōu)化。
　　(3)開展加工試驗證明了切磨復合加工切邊方

4、法可有效消減和抑制加工缺陷，進一步對芳綸纖維復合材料開展了全面的切磨復合加工切邊工藝研究，通過完全析因試驗詳細分析了不同冷卻方式和不同切削參數(shù)時的切邊工藝質量，對切磨復合切邊刀具的加工工藝進行了探索和優(yōu)化。
　　(4)通過對比試驗驗證了切磨復合加工制孔方法相對傳統(tǒng)鉆削制孔可極大提高加工表面質量。為有效降低制孔過程中切削熱的積累，提出了霧化氣體冷卻方法在切磨復合加工制孔過程的應用，建立了霧化氣體冷卻系統(tǒng)。通過對刀具結構參數(shù)的分析優(yōu)化