CFRP/Ti-6Al-4V叠层结构螺旋铣孔过程工艺优化研究

摘要

近年来,碳纤维增强复合材料(Carbon Fiber Reinforced Plastic,简称CFRP)与钛合金构成的叠层结构在飞机结构上的应用越来越广泛。由于两种材料性能差异巨大,CFRP/Ti-6Al-4V叠层结构制孔质量难以保证,刀具磨损严重。如何实现CFRP与Ti-6Al-4V叠层材料一体化制孔并确保二者均不产生缺陷,是目前飞机制造装配领域提高加工质量和效率亟待解决的一大难题。螺旋铣孔工艺在难加工材料制孔中表现出明显的优势。本文主要针对CFRP/Ti-6Al-4V叠层结构螺旋铣孔工艺开展研究,主要研究内容如下:
　　基于螺旋铣孔工艺原理与运动学,对CFRP开展了螺旋铣孔工艺研究。分析了不同切削参数对切削力、制孔质量和刀具磨损等的影响,研究了CFRP螺旋铣孔缺陷形成机理,并采用遗传算法对CFRP螺旋铣孔工艺切削参数进行了优化。
　　针对Ti-6Al-4V开展了螺旋铣孔工艺研究。分析了各个切削参数对切削力和制孔质量的影响,并对Ti-6Al-4V螺旋铣孔工艺刀具磨损机理、切屑形貌和缺陷形成机理进行了研究。
　　基于CFRP、Ti-6Al-4V螺旋铣孔工艺研究,对CFRP/Ti-6Al-4V叠层结构螺旋铣孔工艺过程开展了深入研究:从切削力、制孔质量和刀具磨损等方面分析确定了叠层结构的较优加工顺序,并分析了叠层结构制孔中产生的加工缺陷;在螺旋铣孔单元上进行了CFRP/Ti-6Al-4V叠层结构切削试验,验证了螺旋铣孔单元和加工参数的可行性;由于CFRP和Ti-6Al-4V加工性能上的巨大差异,探索研究了针对叠层结构的变参数螺旋铣孔加工工艺,并确定了叠层结构最优变参数位置,得出变参数螺旋铣孔工艺的优越性。
　　本文对CFRP/Ti-6Al-4V叠层结构螺旋铣孔工艺取得了阶段性研究成果,为飞机装配过程提供了参考依据。

目录

封面

声明

中文摘要

英文摘要

目录

第一章 绪论

1.1课题研究背景与意义

1.2国内外研究现状

1.3论文的主要内容与结构

第二章 CFRP螺旋铣孔过程工艺研究及切削参数优化

2.1螺旋铣孔工艺运动学分析

2.2 CFRP螺旋铣孔工艺切削试验设计

2.3切削参数对CFRP螺旋铣孔过程的影响研究

2.4 CFRP螺旋铣孔缺陷形成机理研究

2.5 CFRP螺旋铣孔工艺切削参数优化

2.6本章小结

第三章 Ti-6Al-4V螺旋铣孔过程工艺研究

3.1 Ti-6Al-4V螺旋铣孔工艺切削试验设计

3.2切削参数对Ti-6Al-4V螺旋铣孔切削力的影响

3.3切削参数对Ti-6Al-4V螺旋铣孔过程孔质量的影响

3.4 Ti-6Al-4V螺旋铣孔刀具磨损机理分析

3.5 Ti-6Al-4V螺旋铣孔切屑形貌和缺陷形成机理研究

3.6本章小结

第四章 CFRP/Ti-6Al-4V叠层结构一体化螺旋铣孔工艺研究

4.1叠层结构螺旋铣孔工艺铣削顺序研究

4.2叠层结构螺旋铣孔缺陷分析

4.3叠层结构螺旋铣孔刀具磨损机理分析

4.4螺旋铣孔单元叠层结构切削工艺研究

4.5基于变参数的叠层结构螺旋铣孔工艺研究

4.6本章小结

第五章 总结与展望

5.1总结

5.2展望

参考文献

发表论文和参加科研情况说明

致谢