單向鋪層CFRP銑磨加工缺陷分析與控制.pdf

1、作為復(fù)合材料中應(yīng)用時(shí)間較早、應(yīng)用范圍最廣的復(fù)合材料之一，碳纖維增強(qiáng)樹(shù)脂基復(fù)合材料(carbon fiber reinforced plastics，CFRP)目前在國(guó)防、航空航天領(lǐng)域正逐步推廣應(yīng)用，其具有比強(qiáng)度高、比模量大，抗疲勞、耐腐蝕等優(yōu)異性能。但由于復(fù)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(guò)程中易出現(xiàn)加工表面質(zhì)量差、刀具耐用度低等問(wèn)題，同時(shí)還伴隨著分層、毛刺、崩邊、撕裂和樹(shù)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(guò)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(guò)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(chǔ)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(píng)價(jià)方式。建立包括毛刺和崩邊等加工缺陷的理論模型和計(jì)算方法，揭示纖維去除機(jī)制和加工缺陷形成、變化規(guī)律。研究成果對(duì)于抑制CFRP加工缺陷、改善加工工藝具有重要理論意義和實(shí)際價(jià)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(jìn)行系統(tǒng)分類，并對(duì)不同的分層缺陷建立碳纖維(束)的彎曲/斷裂力學(xué)模型，解釋不同分層缺陷的變化規(guī)律及產(chǎn)生機(jī)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(guò)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(duì)分層缺陷的影響規(guī)律，并提出缺陷控制方

4、法。在此基礎(chǔ)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(duì)切削力的影響規(guī)律。與此同時(shí)分析不同方向纖維加工表面形貌隨進(jìn)給速度的變化規(guī)律。
　?。?）變工件傾角CFRP銑磨加工研究。主要對(duì)4種不同鋪層方式的CFRP層合板在不同工件傾角下進(jìn)行銑磨加工試驗(yàn)，具體從工藝方面研究了加工參數(shù)(包括主軸轉(zhuǎn)速、進(jìn)給速度和工件傾角)對(duì)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(duì)