碳纖維復(fù)合材料鉆孔缺陷研究與刀具優(yōu)化設(shè)計.pdf

1、碳纖維復(fù)合材料（簡稱 CFRP）是如今被廣泛應(yīng)用于軍事和民用各個領(lǐng)域的一種先進的復(fù)合材料，其具有優(yōu)異的力學(xué)性能。然而，由于碳纖維復(fù)合材料是由纖維束與樹脂基層鋪而成，致使其具有各向異性的特點，導(dǎo)致針對它的二次加工遇到了很多新的問題，尤其是制孔加工，會出現(xiàn)一種特有的加工缺陷（分層缺陷）；除此之外，還存在毛刺、撕裂等缺陷。而且由于材料導(dǎo)熱性能差和硬度高的特性，也出現(xiàn)了刀具壽命低的現(xiàn)象。這些問題已經(jīng)成為了制約CFRP高效率、高質(zhì)量加工的重要因素

2、。
　　針對上述問題，本文在深入研究CFRP切削機理的基礎(chǔ)上，將對不同刀具鉆削過程力的變化規(guī)律進行分析，借助試驗分析的方法研究切削力在不同切削參數(shù)下的變化規(guī)律。并進行不同刀具參數(shù)與不同切削參數(shù)對分層缺陷影響進行試驗研究，對比分析分層檢測結(jié)果，優(yōu)化刀具切削參數(shù)。本文將主要進行以下幾個方面的研究：
　　首先，針對CFRP的二元直角自由切削模型進行深入研究，分析切削過程中，纖維方向與切削方向所成夾角，對切削形變和切屑形成產(chǎn)生的影響

3、，從理論上對其切削機理進行研究。分析不同鉆頭在鉆削加工碳纖維復(fù)合材料過程中切削力的分布及變化情況，確定制孔缺陷的主要類型。
　　然后，采用試驗分析方法建立軸向力的回歸模型，推導(dǎo)軸向力的二元經(jīng)驗公式。針對分層缺陷設(shè)計廣義雙頂角鉆頭，并與某知名刀具公司合作進行試制，生產(chǎn)出滿足使用要求的鉆頭。開展碳纖維復(fù)合材料的鉆削試驗研究，分析刀具幾何參數(shù)和切削參數(shù)對分層缺陷的影響。
　　其次，利用 C掃描顯微鏡檢測方法進行碳纖維復(fù)合材料板材的

4、檢測試驗研究，對鉆削CFRP孔出入口表面層間分層的形貌進行分析，進而建立鉆孔分層缺陷的立體分層模型。基于CFRP的層鋪方式研究，分析疊合層的主剛度方向?qū)壮鋈肟谔幏謱有蚊驳挠绊憽?br>　　最后，對分層檢測的結(jié)果進行分析研究，采用極差分析的方法，尋找刀具幾何參數(shù)對分層缺陷的影響，進而優(yōu)化刀具幾何參數(shù)，并采用 Origin研究刀具幾何參數(shù)對分層缺陷尺寸的影響規(guī)律；運用 MATLAB分析切削參數(shù)對分層缺陷的影響變化規(guī)律，并采用多元非線性回歸