CFRP/钛合金叠层结构振动钻削试验研究

摘要

CFRP和钛合金因其优异的机械性能被广泛应用在航空航天领域。在飞机装配过程中， CFRP结构件通常采用螺栓与钛合金构件进行局部连接，组成CFRP/钛合金叠层结构。由于CFRP和钛合金均属于典型的难加工材料，且二者加工性能差异巨大，另外钛合金钻削时产生的连续带状切屑排出时会划伤CFRP孔壁表面，导致CFRP/钛合金叠层结构一体化制孔精度低、表面质量差。
　　轴向振动钻削作为一种复合的切削加工方法，能够使传统钻削连续的切削过程变为断续切削，从而达到断屑的效果，并有利于排屑。有鉴于此，本文采用轴向振动钻削的加工方式对CFRP/钛合金叠层结构进行制孔试验，主要从钛合金切屑、切削力以及制孔质量三个方面进行了研究，主要研究内容如下：
　　（1）对振动钻削的断屑机理与断屑条件进行运动学分析，并对切屑尺寸的计算公式进行推导。通过对钛合金传统钻削与振动钻削的切屑形态对比，验证振动钻削的断屑效果；并研究振幅、转速和每转进给量对切屑尺寸的影响规律。
　　（2）对比传统钻削与振动钻削CFRP/钛合金结构切削力的差异，并分析产生差异的原因；研究振幅、转速及每转进给量对切削力的影响规律。
　　（3）从CFRP入口撕裂、CFRP孔壁形貌、CFRP孔壁表面粗糙度、钛合金出口毛刺以及孔径精度几个方面对比传统钻削与振动钻削CFRP/钛合金叠层结构制孔质量差异，并分析产生差异的主要原因；研究振幅、转速和每转进给量对制孔质量的影响规律，进而分析制孔缺陷产生的主要原因。

目录

声明

注释表

第一章 绪论

1.1 CFRP、钛合金的性能与应用

1.2 CFRP/钛合金叠层结构一体化制孔难题

1.3 CFRP/钛合金叠层结构制孔技术研究现状

1.4本课题的研究思路及主要研究内容

第二章 CFRP/钛合金叠层结构振动钻削切屑形态研究

2.1振动钻削的断屑机理及理论断屑条件

2.2振动钻削断屑效果验证试验

2.3切屑尺寸理论计算方法

2.3 CFRP/钛合金叠层结构振动钻削钛合金切屑尺寸研究

2.4本章小结

第三章 CFRP/钛合金叠层结构振动钻削切削力研究

3.1 CFRP/钛合金叠层结构钻削加工过程分析

3.2 CFRP/钛合金叠层结构传统钻削与振动钻削轴向力对比分析

3.3切削参数对切削力的影响分析

3.4 本章小结

第四章 CFRP/钛合金叠层结构振动钻削孔质量研究

4.1 CFRP/钛合金叠层结构钻削常见加工缺陷

4.2 CFRP孔壁表面形貌分析

4.3 CFRP入口撕裂分析

4.4 CFRP孔壁表面粗糙度分析

4.5钛合金出口毛刺分析

4.6 CFRP/钛合金叠层结构孔径尺寸精度分析

4.7本章小结

第五章 总结与展望

5.1 总结

5.2 展望

参考文献

致谢

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