碳纤维复合材料磨削温度理论分析与试验研究

摘要

碳纤维复合材料作为一种先进的复合材料，具有重量轻、模量高、比强度大、热膨胀系数低、耐高温、耐热冲击、耐腐蚀、吸振性好等一系列优点，在航空航天、汽车等领域已有广泛的应用。但是碳纤维复合材料呈各向异性，导热系数低，导致切削热量堆积，机械加工条件恶劣，加工温度难以准确测定。 论文结合相关教育部基础研究项目基金和辽宁省自然科学基金项目，对碳纤维复合材料材料的磨削温度进行了理论分析与试验研究，主要研究工作和取得的成果如下： (1)针对碳纤维/树脂复合材料的结构特性，依据传热学基本理论，建立了碳纤维/树脂复合材料平面磨削温度场数学模型，应用VB软件开发了磨削温度场模拟计算程序，并对碳纤维/树脂复合材料的磨削温度场进行了模拟分析。磨削温度试验结果验证了理论模型的合理性。 (2)构建了磨削温度/磨削力试验系统，自制了磨削温度测量用传感器，并进行了标定。应用该试验系统，试验研究了碳纤维/树脂复合材料磨削温度和磨削力随工艺参数的变化规律，通过试验数据回归处理，得到了磨削温度和磨削力的经验公式，并综合加工后的工件表面粗糙度和表面形貌试验结果，给出了合理的碳纤维/树脂复合材料磨削参数范围。 (3)为考察碳石英陶瓷基复合材料的磨削温度对工件质量的影响，进行了碳石英陶瓷基复合材料的磨削测温试验，试验探讨了磨削温度和磨削力随工艺参数的变化规律，建立了磨削温度和磨削力的经验公式，综合磨削后的粗糙度和表面形貌试验分析结果，给出了合理的碳石英陶瓷基复合材料磨削参数范围。 (4)为考察电镀金刚石套料钻加工碳纤维/树脂复合材料的效果，进行了“以磨代钻”测温试验，给出了钻削温度与工艺参数的变化规律，并与传统硬质合金钻头钻削温度和加工后表面形貌进行了对比，给出了套料钻合理的钻削工艺参数。

目录

文摘

英文文摘

声明

1绪 论

1.1碳纤维复合材料应用与发展

1.2国内外有关纤维复合材料的研究成果综述

1.3本课题的选题意义与论文的主要工作

2碳纤维复合材料磨削温度场数学模型建立与分析

2.1导热微分方程的建立

2.2导热微分方程中一些参数的确定

2.3解导热微分方程

2.4计算结果及分析

2.5本章小节

3碳纤维/树脂复合材料磨削温度的试验研究

3.1磨削测温的试验设计

3.2热电偶的制作与标定

3.3磨削温度试验结果及分析

3.4碳纤维/树脂复合材料磨削工艺试验研究

3.5本章小结

4碳石英陶瓷基复合材料磨削温度的试验研究

4.1磨削测温试验设计

4.2试验结果及分析

4.3本章小结

5碳纤维/树脂复合材料“以磨代钻”试验研究

5.1“以磨代钻”测温试验设计

5.2试验结果及分析

5.3本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表学术论文情况

致 谢