NOMEX蜂窩材料超聲銑削圓形刀研制.pdf

1、NOMEX蜂窩材料因其密度小,有優(yōu)異的絕熱和保溫作用,比強度和比剛度高,備受航空航天領域的關注。但由于NOMEX蜂窩材料特殊結構和特殊的力學性能,使其加工中出現(xiàn)撕裂、壓塌、讓刀變形等問題。針對這些問題,將超聲加工技術引入到NOMEX蜂窩材料加工領域。本文基于超聲銑削NOMEX蜂窩材料所使用的銑刀為研究對象,研制出適用于加工所使用的圓形刀。
　　本文以圓形刀的結構設計為研究目的。從超聲銑削原理入手,研制了超聲銑削裝置,借助于有限元分

2、析軟件ANSYS研究圓形刀的變形、應力、模態(tài)等性能,為圓形刀的理論研究及產(chǎn)品設計開發(fā)提供理論依據(jù)。依據(jù)Φ51mm圓形刀的設計尺寸,在ANSYS中建立圓形刀的模型;對各方案的進行有限元分析,研究其在切削力作用下變形、應力分布的變化規(guī)律;探討圓形刀的動態(tài)性能,建立了圓形刀的振動微分方程,并對其進行有限元模態(tài)分析,研究圓形刀主振型與固有頻率的關系及變化規(guī)律,分析了圓形刀的楔角大小的改變對圓鋸片的固有頻率及其振型的影響;建立了切削力下圓形刀應力

3、場數(shù)學模型,結合圓形刀靜力學和模態(tài)分析的結果,通過選取恰當?shù)膬?yōu)化設計變量及狀態(tài)變量,完成對圓形刀的優(yōu)化設計,最終使圓形刀的體積優(yōu)化到初始值的86％,保證了圓形刀在滿足使用性能的前提下具有最緊湊的結構尺寸,最小的體積,使圓形刀所需的電機功率最小,節(jié)省能源。
　　在Φ51mm圓形刀設計的基礎上,研制了Φ25mm和Φ102mm的圓形刀,對這兩種圓形刀進行模態(tài)分析,得到Φ25mm的圓形刀一次去除量最大,可以縮短加工時間。
　　最后利

4、用激光位移傳感器對自行設計研制的Φ51mm圓形刀振幅進行測量。并利用Φ51mm的圓形刀對 NOMEX蜂窩材料進行了大量的超聲銑削實驗。實驗結果表明:圓形刀在超聲波振動作用下最大振幅為24.5μm,對蜂窩材料進行加工時,圓形刀鋒利,工藝效果好,加工效率高,而且切削過程容易實現(xiàn),加工后的蜂窩材料的表面光滑,沒有毛刺,滿足了蜂窩夾層復合材料的加工要求。
　　本文的研究工作為超聲波加工所用銑刀的研制提供了較高的理論意義和使用價值。論文的成