碳纖維復(fù)合材料超聲振動(dòng)輔助制孔數(shù)值模擬及實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、近幾十年來(lái)，碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料被廣泛運(yùn)用于航空航天、國(guó)防科技、汽車產(chǎn)業(yè)及健身醫(yī)療等領(lǐng)域，其中在航空航天領(lǐng)域所運(yùn)用到的碳纖維復(fù)合材料對(duì)材料本身的質(zhì)量有著極高的要求，在加工制造方面也有著極高的加工精度。傳統(tǒng)的加工制造難以滿足其要求。超聲輔助加工是一種新型的特種加工方法，在加工過(guò)程中有著降低切削力、切削熱，提高表面加工質(zhì)量的諸多優(yōu)勢(shì)，適用于碳纖維復(fù)合材料的切削加工。本文評(píng)述了提高孔的加工質(zhì)量的必要性，超聲振動(dòng)鉆削技術(shù)的概念、基本原理及其特點(diǎn)，

2、介紹了國(guó)內(nèi)外的研究現(xiàn)狀，指出該項(xiàng)技術(shù)存在的問(wèn)題，并對(duì)其今后的研究方向作了展望。
　　本文以超聲振動(dòng)鉆削工藝系統(tǒng)為研究對(duì)象，采用理論指導(dǎo)、有限元仿真模擬建模、可行性驗(yàn)證、實(shí)例應(yīng)用與綜合評(píng)估相結(jié)合的方法，分析超聲振動(dòng)輔助切削碳纖維復(fù)合材料過(guò)程中切削力的變化規(guī)律，分析碳纖維復(fù)合材料制孔過(guò)程中材料去除過(guò)程，建立超聲振動(dòng)輔助鉆削碳纖維復(fù)合材料有限元仿真模型，基于碳纖維復(fù)合材料微觀結(jié)構(gòu)（纖維、基體）的演變，對(duì)切削過(guò)程中加工參數(shù)與加工孔質(zhì)量之間

3、的關(guān)系進(jìn)行了研究；搭建碳纖維復(fù)合材料超聲振動(dòng)輔助鉆削實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，分析碳纖維復(fù)合材料超聲振動(dòng)鉆孔加工中各切削參數(shù)對(duì)孔出口質(zhì)量的影響規(guī)律。通過(guò)有無(wú)超聲輔助鉆削對(duì)比實(shí)驗(yàn)及仿真得出的結(jié)論如下：
　　1)在相同切削參數(shù)下，超聲振動(dòng)輔助鉆削比普通鉆削產(chǎn)生的切削力普遍要小，其孔的加工質(zhì)量普遍要好；
　　2)在相同的切削參數(shù)下，超聲振動(dòng)輔助鉆削切削力隨著超聲振動(dòng)幅值的增大先增大后減小，基體開(kāi)裂損傷演化的區(qū)域范圍先變大后減小，孔的出口表面質(zhì)量先