飛機(jī)壁板疊層材料精密制孔工藝研究.pdf

1、為滿足飛機(jī)輕量化及結(jié)構(gòu)性能的雙重需求，復(fù)合材料與金屬材料（鋁合金和鈦合金）構(gòu)成的疊層件在飛機(jī)機(jī)翼及尾翼等組件中得到廣泛應(yīng)用。構(gòu)件中連接孔的質(zhì)量與連接強(qiáng)度、剛度和安全性直接關(guān)聯(lián)。本文密切結(jié)合飛機(jī)自動(dòng)化裝配技術(shù)的發(fā)展需求，以突破航空疊層材料的自動(dòng)化制孔技術(shù)瓶頸為目標(biāo)，重點(diǎn)以疊層材料制孔中存在的缺陷及形成機(jī)理為切入點(diǎn)，以碳纖維復(fù)合材料/鋁合金、鋁合金/鋁合金疊層構(gòu)件為研究對象，通過理論建模和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證相結(jié)合的方法，揭示制孔質(zhì)量及層間毛刺高度與切

2、削力的內(nèi)在聯(lián)系。具體研究內(nèi)容如下：
　　（1）通過對復(fù)合材料分層形成機(jī)理的研究，得出復(fù)合材料分層的根本原因，即軸向力對未切削材料的推擠作用超過了復(fù)合材料的層間剪切強(qiáng)度。利用分層臨界軸向力的概念，分析不同的疊層順序?qū)S向力變化的影響，建立了不同的軸向力分配模型，得到基于分層的臨界軸向力模型，并通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了模型的正確性。根據(jù)切削用量建立軸向力擬合公式，使其小于臨界軸向力值，為工藝參數(shù)的選擇提供理論依據(jù)。
　?。?）針對金屬疊層

3、的層間毛刺問題進(jìn)行機(jī)理的研究，利用薄板理論及疊加原理建立了層間間隙模型，并驗(yàn)證層間間隙與層間毛刺高度的關(guān)聯(lián)性?？偨Y(jié)了板件尺寸、制孔位置、工藝參數(shù)、壓緊力大小對層間間隙的影響關(guān)系，在此基礎(chǔ)上運(yùn)用壓力腳輔助壓緊裝置對層間毛刺進(jìn)行抑制，并根據(jù)不同的工況給出合理的壓緊力推薦值。
　　（3）對CFRP/Al疊層制孔中的關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)如孔徑、圓度、孔壁粗糙度、出口毛刺、軸向力進(jìn)行了定性或定量分析，通過實(shí)驗(yàn)探討了刀具結(jié)構(gòu)、工藝參數(shù)對制孔精度和制孔