碳纖維復合材料切削性能影響因素的分析研究.pdf

1、碳纖維復合材料具有強度高、耐熱性與耐腐蝕性好、出色的抗沖擊特性以及比重小等優(yōu)異的性能，現(xiàn)已經廣泛的應用于國防、航空航天、汽車等領域。但是由于具有各向異性的特征，以及纖維束的脆性，很容易在切削加工過程中產生毛刺、分層、斷裂等缺陷，屬于典型的難加工材料，這些加工缺陷也嚴重制約著加工質量和加工效率。
　　針對這些切削加工存在的問題，本文通過分析纖維的切削機理，運用ABAQUS/Explicit有限元仿真模塊建立切削仿真模型，對切削加工中

2、會影響加工效果的比較關鍵的因素進行逐個分析以優(yōu)化切削參數(shù)，提高加工質量，主要研究內容如下:
　　首先，以單層碳纖維復合材料板為研究對象，建立切削加工中纖維束的受力模型，對受力情況進行說明;分析對不同纖維角度下纖維的切削機理以及切屑的形成機理，在此基礎上推導切削力理論計算公式;
　　其次，運用有限元法分析研究切削加工過程，默認切削深度為0.2mm，刀具前角為15°，纖維角度為0°，刀尖圓角半徑為0.01mm通過有限元軟件ABA

3、QUS/Explicit建立二元正交切削仿真模型;
　　然后，以二元正交切削仿真模型為基礎，將表面粗糙度與切削力作為研究對象，切削深度、纖維角度、刀尖圓角半徑和刀具前角作為切削變量，先改變單一變量值探究表面粗糙度和切削力的變化規(guī)律，再在單一變量基礎上改變另一變量進一步分析觀察表面粗糙度和切削力的整體規(guī)律變化情況，通過不同變量間的相互作用與影響可以得出不同變量在變化時對表面粗糙度和切削力的不同變化規(guī)律，從而可以對變量數(shù)值進行優(yōu)化，為

4、實際切削加工提供一定的理論基礎。
　　最后，得出當各變量值一定時，纖維角度為90°時的表面加工質量最好，切削力值最小，纖維角度為135°時表面加工質量最差，切削力值最大;當變量發(fā)生變化時，對應的最大應力值與切削力值呈整體變化趨勢;于變量切削深度而言，在取值范圍中0.2mm對應的數(shù)值最大，0.05mm對應的數(shù)值最小，即切削深度越小越好;于變量刀具前角而言，在取值范圍中10°與20°對應的數(shù)值較小，40°對應的數(shù)值最大，即刀具前角應取