碳纖維復合材料的鉆孔工藝仿真和實驗研究.pdf

1、近年來在國家政策的強力支持和國內(nèi)碳纖維復合材料規(guī)模化發(fā)展的推動下，我國碳纖維復合材料鉆削技術(shù)發(fā)展迅速，隨之而來的是市場對碳纖維復合材料的加工質(zhì)量也提出了更高的要求。但是現(xiàn)在國內(nèi)碳纖維復合材料鉆削技術(shù)還不是特別成熟，因此可能會造成很大的資源浪費和經(jīng)濟損失。所以，結(jié)合計算機對碳纖維復合材料的鉆削過程進行仿真，優(yōu)化傳統(tǒng)的鉆削工藝勢在必行。本文以三維雙軸向經(jīng)編針織碳纖維復合材料鉆削加工過程為研究對象，建立其細觀鉆削模型，通過有限元分析軟件Aba

2、qus對主軸轉(zhuǎn)速、進給速度等參數(shù)與Z向鉆削力之間的關(guān)系進行分析，初步實現(xiàn)三維雙軸向經(jīng)編針織碳纖維復合材料鉆削加工過程的有限元仿真，并且進行了金剛石涂層硬質(zhì)合金鉆頭和 PCD鉆頭兩種不同特性的鉆頭的中低速鉆削實驗，對兩種鉆頭的Z向鉆削力和其制孔質(zhì)量進行了對比分析。
　　本文的主要研究內(nèi)容如下：
　?。?）研究單向碳纖維復合材料的失效模型，分析切削過程中切削變形和切屑形成問題，并在分析了切屑的形成與纖維方向角關(guān)系后推導了切削力的

3、理論公式。以標準麻花鉆為對象，研究得到鉆削加工過程中對碳纖維復合材料起主要破壞作用的是垂直于碳纖維復合材料表面的Z向鉆削力的結(jié)論。
　　（2）對三維雙軸向經(jīng)編針織碳纖維復合材料進行了模型簡化，在此基礎(chǔ)上建立了其鉆削加工的細觀模型，然后利用Abaqus有限元分析軟件模擬了PCD鉆頭在主軸轉(zhuǎn)速500rpm和進給速度110mm/min時的鉆削過程，得到鉆削加工過程中Z向鉆削力。
　?。?）對三維雙軸向經(jīng)編針織碳纖維復合材料進行了中

4、低速鉆削實驗，建立了金剛石涂層硬質(zhì)合金鉆頭和 PCD鉆頭在不同工藝參數(shù)下的Z向鉆削力回歸模型，并對其進行了驗證，結(jié)果兩種鉆頭所建模型的平均誤差都比較小，證明了模型的可靠性。并將實驗結(jié)果與相同工藝參數(shù)下的仿真結(jié)果進行了對比分析。
　?。?）分析了碳纖維復合材料進行鉆削時出現(xiàn)的主要問題，對實驗完成后的三維雙軸向經(jīng)編針織碳纖維復合材料進行了出入口加工缺陷分析、出入口形貌對比分析以及圓度分析。在實驗結(jié)果對比分析的基礎(chǔ)上為了獲得更好的制孔質(zhì)