飛機壁板疊層材料精密制孔工藝研究.pdf

1、為滿足飛機輕量化及結構性能的雙重需求，復合材料與金屬材料（鋁合金和鈦合金）構成的疊層件在飛機機翼及尾翼等組件中得到廣泛應用。構件中連接孔的質量與連接強度、剛度和安全性直接關聯(lián)。本文密切結合飛機自動化裝配技術的發(fā)展需求，以突破航空疊層材料的自動化制孔技術瓶頸為目標，重點以疊層材料制孔中存在的缺陷及形成機理為切入點，以碳纖維復合材料/鋁合金、鋁合金/鋁合金疊層構件為研究對象，通過理論建模和實驗驗證相結合的方法，揭示制孔質量及層間毛刺高度與切

2、削力的內在聯(lián)系。具體研究內容如下：
　　（1）通過對復合材料分層形成機理的研究，得出復合材料分層的根本原因，即軸向力對未切削材料的推擠作用超過了復合材料的層間剪切強度。利用分層臨界軸向力的概念，分析不同的疊層順序對軸向力變化的影響，建立了不同的軸向力分配模型，得到基于分層的臨界軸向力模型，并通過實驗驗證了模型的正確性。根據(jù)切削用量建立軸向力擬合公式，使其小于臨界軸向力值，為工藝參數(shù)的選擇提供理論依據(jù)。
　?。?）針對金屬疊層

3、的層間毛刺問題進行機理的研究，利用薄板理論及疊加原理建立了層間間隙模型，并驗證層間間隙與層間毛刺高度的關聯(lián)性。總結了板件尺寸、制孔位置、工藝參數(shù)、壓緊力大小對層間間隙的影響關系，在此基礎上運用壓力腳輔助壓緊裝置對層間毛刺進行抑制，并根據(jù)不同的工況給出合理的壓緊力推薦值。
　?。?）對CFRP/Al疊層制孔中的關鍵技術指標如孔徑、圓度、孔壁粗糙度、出口毛刺、軸向力進行了定性或定量分析，通過實驗探討了刀具結構、工藝參數(shù)對制孔精度和制孔