芳纶纤维复合材料加工用金刚石磨粒工具的研制

摘要

随着芳纶纤维复合材料在航空航天、防弹制品以及汽车等工业领域的应用越来越广泛，对芳纶纤维复合材料的二次加工需求如制孔、切边及圆弧加工等也越来越多。但由于该类材料具有硬度高、耐磨性强、韧性高、层间强度低等特点且没有专门的加工工具设计方法和加工工具，在二次加工过程中容易出现毛边、撕裂及分层等缺陷而无法满足加工要求，严重制约了芳纶纤维复合材料的加工效率与加工成本。
　　针对这种加工现状，本文以国防重大需求为基础，结合国家重大专项课题项目和与中航工业哈飞合作项目，提出了芳纶纤维复合材料加工用金刚石磨粒工具设计准则，研制了芳纶纤维复合材料切边、制孔和圆弧加工用金刚石磨粒工具，论文的主要研究成果如下:
　　(1)基于飞切试验的对芳纶纤维复合材料进行材料特性的试验分析，根据材料分析结果，确定了该类材料的去除机理为“切削+磨削”的复合加工作用。在此基础上，提出了一种适用于芳纶纤维复合材料加工用金刚石磨粒工具设计准则。
　　(2)研制了芳纶纤维复合材料切边、制孔和圆弧加工用电镀金刚石磨粒工具。根据芳纶纤维复合材料加工用金刚石磨料工具设计准则，分别对每一种工具进行磨料类型和粒径选择，结构设计以及基体材质选择，并对每一种工具的制备工艺参数进行了试验优化，提高了金刚石磨粒工具的制备质量。
　　(3)开展了金刚石磨粒工具加工芳纶纤维复合材料的试验。试验结果表明，采用研制的金刚石磨粒工具加工芳纶纤维复合材料，可以显著降低切削力和切削温度，有效地抑制了毛边和撕裂等加工损伤的产生。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 芳纶纤维复合材料特点及应用

1．2 芳纶纤维复合材料加工技术研究现状

1．2．1 芳纶纤维复合材料加工工艺研究现状

1．2．2 芳纶纤维复合材料加工工具技术研究现状

1．3 课题来源与本文主要内容

1．3．1 课题来源及意义

1．3．2 本文主要内容

2 芳纶纤维复合材料加工用金刚石磨粒工具设计准则

2．1 芳纶纤维复合材料特性分析

2．2 磨粒选择准则

2．2．1 磨粒类型选择准则

2．2．2 磨粒粒径选择准则

2．3 结构设计准则

2．3．1 容屑、排屑准则

2．3．2 均匀磨损准则

2．3．3 最少有效磨粒准则

2．3．4 壁厚选择准则

2．4 基体材质选择准则

3 芳纶纤维复合材料加工用金刚石磨粒工具的研制

3．1 切边工具的研制

3．1．1 切边工具的设计

3．1．2 埋砂法制备切边工具原理

3．1．3 电镀工艺参数对切边工具制备质量的影响

3．2 圆弧加工工具的研制

3．2．1 线锯的设计

3．2．2 悬砂法制备电镀金刚石线锯原理

3．2．3 电镀工艺参数对金刚石线锯制备质量的影响

3．3 制孔工具的研制

3．3．1 制孔工具的设计

3．3．2 电镀工艺参数对制孔工具制备质量的影响

4 芳纶纤维复合材料加工用金刚石磨粒工具性能试验研究

4．1 切边工具性能试验研究

4．1．1 试验条件与试验方案

4．1．2 试验结果及讨论

4．2 圆弧加工工具性能试验研究

4．3 制孔工具性能试验研究

4．3．1 试验条件与试验方案

4．3．2 试验结果及讨论

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表学术论文情况

致谢