復合材料筒形件數(shù)控加工原理樣機與工藝研究.pdf

1、碳纖維復合材料(CFRP)因其比強度高、比剛度高等優(yōu)越的機械性能，被廣泛應用于航空航天領域、國防領域及交通運輸領域。但由于其力學性能呈各向異性，故在制孔過程中極易產生毛刺、撕裂、分層等缺陷，且碳纖維復合材料無法修復或修補，一旦發(fā)生二次加工質量不合格，會造成重大經濟損失。
　　 在諸如火箭、飛船等航天器中有一類用碳纖維復合材料制成的大尺寸薄壁筒形構件(以下簡稱筒形件)，其中有大量鉚接和螺接孔、窗口等需要在成型后進行機械加工，這些特

2、征的加工質量直接影響到航天器的裝配精度和使用性能。對于此類筒形件，目前國內多以“手工加工”為主，其加工效率低下，嚴重制約了產品的研制進度和量產能力。利用電鍍超硬磨料刀具加工復合材料的“以磨代鉆”工藝的提出，極大地提高了復合材料的加工質量和加工效率。但該工藝要求主軸具有高的轉速(5000～15000 r/min)，目前國內尚無針對筒形件使用該工藝進行加工的專用數(shù)控設備。
　　 本文針對目前復合材料筒形件采用傳統(tǒng)手工加工造成精度低、

3、效率低的問題，通過分析筒形件的結構特點及加工要求，研究對比現(xiàn)有機床的結構布局，提出了“定懸臂可移動立式回轉工作臺”筒形件專用原理樣機的總體布局方案，該方案應用定懸臂結構解決了傳統(tǒng)懸臂梁由于移動引起的精度不易控制的問題。在此基礎上進行了原理樣機底座、立柱和懸臂梁等關鍵部件的結構設計。應用ANSYS對原理樣機的底座、立柱和懸臂梁進行了結構靜力學分析和模態(tài)分析，結果表明原理樣機的變形小，剛度完全滿足設計要求，抗干擾能力強。應用UG軟件建立了筒