玻纖復合材料槳葉試件超聲輔助加工技術(shù)研究.pdf

1、隨著復合材料與金屬材料構(gòu)成的疊層構(gòu)件在航空航天領(lǐng)域的廣泛應用，疊層構(gòu)件裝配中需要的大量鉚接與螺栓孔加工工藝研究受到越來越多的關(guān)注，由于復合材料與金屬材料在性能上的巨大差異，其高質(zhì)高效的加工技術(shù)成為制造領(lǐng)域公認的難題之一。與國外的裝配制孔手段相比，目前國內(nèi)仍采用以手工為主，部分采用傳統(tǒng)的“鉆-擴-鉸”多工序加工手段，刀具磨損嚴重，加工質(zhì)量難以保證，其關(guān)鍵技術(shù)是在裝配制孔中在一道工序內(nèi)同時高質(zhì)、高效的加工兩種完全不同性質(zhì)的材料?，F(xiàn)有的技術(shù)手

2、段嚴重制約了我國重點產(chǎn)品的研制進度與量產(chǎn)能力，缺乏數(shù)字化加工設(shè)備與整體加工工藝。
　　本文針對不同規(guī)格直升機玻纖復合材料（GFRP）槳葉試件中復合材料與金屬材料組成的疊層構(gòu)件為對象，開展了復合材料與金屬材料疊層構(gòu)件超聲輔助加工理論分析與試驗研究，在單板超聲輔助螺旋銑削制孔試驗的基礎(chǔ)上，提出了變參量超聲輔助螺旋銑削制孔方法，針對玻纖復合材料槳葉試件數(shù)字化加工開展了直升機槳葉超聲輔助數(shù)控加工裝置的研究與配套專用工裝夾具的設(shè)計，研究內(nèi)容

3、和取得的階段成果如下:
　　(1)針對GFRP材料銑削加工中易產(chǎn)生毛刺與撕裂等加工缺陷，開展了超聲輔助銑削加工工藝試驗研究，結(jié)果表明:銑削力隨著主軸轉(zhuǎn)速的升高而降低，隨進給速度的升高而增加;與普通銑削加工后的銑削表面質(zhì)量進行對比分析，產(chǎn)生的毛刺與撕裂現(xiàn)象明顯減少，加工質(zhì)量得到明顯改善;
　　(2)分析了超聲輔助螺旋銑削制孔加工運動軌跡，并通過正交試驗優(yōu)化了40CrNiMoA金屬超聲輔助螺旋銑削制孔工藝參數(shù)，孔壁質(zhì)量得到明顯改

4、善，孔壁粗糙度達到Ra1.27μm;對短纖維填充復合材料采用超聲輔助螺旋銑削制孔方法進行試驗研究，分析了在不同主軸轉(zhuǎn)速、公轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速與螺距下切削力與制孔質(zhì)量的變化規(guī)律，分析了制孔加工中易產(chǎn)生的制孔缺陷等;
　　(3)針對金屬材料/復合材料疊層材料加工需求，提出了變工藝參數(shù)超聲輔助螺旋銑削制孔方法，試驗結(jié)果表明:變參數(shù)超聲輔助螺旋銑削工藝可有效降低加工中的切削力，降低切削區(qū)域溫度，提高制孔表面質(zhì)量，實現(xiàn)了疊層材料構(gòu)件一體化高質(zhì)高效加工;