碳纖維復(fù)合材料切削制孔機理與實驗研究.pdf

1、碳纖維復(fù)合材料（Carbon Fiber Reinforced Plastic，CFRP）綜合性能突出，具有較高的比剛度和比強度，而且在減振、抗疲勞、耐高溫、可設(shè)計性方面也優(yōu)異于傳統(tǒng)材料，在航空、航天、國防、汽車等領(lǐng)域擁有著廣泛的應(yīng)用前景。但是碳纖維復(fù)合材料機械加工難度較大，特別是CFRP應(yīng)用中需要大量的孔加工，因此，研究碳提高纖維復(fù)合材料制孔質(zhì)量具有重要意義。
　　本文首先闡述了碳纖維復(fù)合材料的國內(nèi)外關(guān)于切削加工、刀具、有限元模

2、擬計算方法等方面的研究現(xiàn)狀，總結(jié)了加工中存在的主要缺陷，包括孔的進出口撕裂、毛邊、進出口分層、孔壁裂紋、孔壁分層、孔壁表面完整性差。
　　其次，建立了單向碳纖維復(fù)合材料的二元切削模型。當(dāng)纖維方向與切削速度方向一致時，能形成較高質(zhì)量的表面；而當(dāng)正前角θ=135°和負前角0°<θ<90°時，切削形成的表面質(zhì)量較差。對CFRP的鉆削過程進行了分析，并探討了影響切削力的幾個影響因素及影響方式，以及不同形式的刀具引起分層的臨界軸向力。介紹螺

3、旋銑制孔工藝，分析了螺旋銑切削層形態(tài)。
　　最后，使用有限元軟件AB AQ US和試驗法，研究了不同刀具選用不同切削參數(shù)，對CFRP進行制孔過程中所產(chǎn)生的軸向力、制孔缺陷以及刀具磨損的影響。
　　結(jié)論顯示，出口處的分層缺陷要明顯比進口處顯著，分層缺陷以加工孔的出口缺陷為主，在孔壁上存在微裂紋和分層缺陷；大后角麻花鉆、螺旋銑、臺階鉆、燭心鉆能夠在一定程度上降低軸向力、抑制進出口缺陷產(chǎn)生、減小孔壁分層缺陷，從而提高加工質(zhì)量。軸向