碳纤维增强复合材料螺旋铣孔切削力及加工质量研究

针对传统钻孔方法加工复合材料时易导致分层、撕裂等缺陷的问题,采用螺旋铣作为新的制孔技术,根据飞机装配现场的实际加工条件,构建以机器人为移动载体、螺旋铣孔终端执行器为加工单元、螺旋铣孔专用刀具为切削工具的加工系统,采用该加工系统对碳纤维增强复合材料(CFRP)螺旋铣孔关键工艺参数进行正交试验,并讨论了刀具主轴转速、每齿进给量和轴向切削深度等工艺参数对切削力的影响规律;通过对加工缺陷的监测,探讨了切削力与CFRP分层、撕裂等缺陷之间的关系;最后对工艺参数进行优化,经试验验证,优化后轴向切削力较优化前降低26%以上,孔入口及出口处均无撕裂、毛刺,加工质量最优。     

CFRP/Al叠层结构制孔缺陷的有限元仿真

应用Abaqus有限元仿真软件,建立了CFRP/Al钻削有限元仿真模型,对CFRP/Al钻孔过程中碳纤维复合材料的撕裂、分层损伤及毛刺的特征和形成机理进行了仿真研究,并进一步分析了切削速度、进给量对CFRP/Al叠层结构制孔缺陷的影响规律。结果表明:麻花钻横刃对碳纤维的拉伸作用是造成撕裂的主要原因;毛刺主要产生在纤维被切削时处于拉伸状态的区域,铝合金切屑对CFRP的划伤也是毛刺形成的原因之一;在CFRP/Al叠层结构制孔缺陷中分层损伤最显著,进给量和切削速度对出入口分层损伤成正相关且对入口处分层影响更大;在这种叠层结构中,铝合金板的支撑作用有效减小了碳纤维复合材料层出口的分层损伤。     

碳纤维增强树脂基复合材料制孔技术研究现状与展望

碳纤维增强树脂基复合材料(CFRP)具有优越的物理和力学性能,已在航空制造工业中得到大量应用。在主承力结构中,CFRP与金属材料的连接通常为机械连接。然而,CFRP的各向异性严重影响了其制孔质量。由于CFRP和金属具有截然不同的材料属性,CFRP/金属叠层结构制孔技术成为飞机装配过程中的一大难题。本文首先阐述了CFRP及其叠层结构在切削过程中的切屑形成机制、钻削力和钻削热的研究现状;其次,剖析了钻削过程中典型加工损伤,如毛刺与撕裂、分层缺陷及孔壁表面损伤的产生原因和影响因素;然后,介绍了CFRP制孔刀具材料和几何结构的优化设计研究进展,并综述了螺旋铣孔、变工艺参数钻削、"以磨代钻"和振动辅助制孔等多种CFRP及其叠层结构加工新技术及钻削过程的仿真研究。最后,借鉴钎焊工具和超声振动技术的独特优势,提出了磨粒有序排布钎焊金刚石工具的超声振动加工构想,以达到CFRP及其叠层结构的精密高效制孔加工这一目的。     

飞机零件螺旋铣孔专用刀具分析

航空制造业是衡量一个国家制造业水平的重要指标,在飞机装配制造材料的选择上要求也是非常高的,为了满足飞机零件的性能要求,通常选用先进的钛合金与复合材料,那么装配制孔就成了首要问题。螺旋铣孔作为一种新型孔加工工艺,就是为了适应飞机零件的孔加工与飞机装配制造而兴起的一种新型制孔工艺,目前在国内外已经展开了大量的实验与研究。     

基于难加工材料钻铣孔加工的新工艺分析

螺旋铣孔技术具有单把刀具可完成系列直径、高质量孔的加工,同时具有生产效率高、加工成本低等技术优势,已成为了难加工材料制孔加工的主要加工工艺。本文从传统钻孔工艺在面对难加工材料的制孔加工时存在的问题进行分析的基础上,提出了螺旋铣孔新技术,并就螺旋铣孔技术的动力学特征和该工艺技术在难加工材料制孔加工时体现的显著技术优势进行了详细分析,为螺旋铣孔技术的进一步推广应用奠定了基础。     

面外载荷下含孔复合材料点阵夹层结构弯曲强度数值计算方法

通过实验手段和有限元方法针对含孔碳纤维增强树脂基复合材料(Carbon Fiber Reinforced Polymer,CFRP)点阵夹层结构在面外载荷作用下的失效模式及其影响因素进行了研究。首先通过实验获得了含孔CFRP点阵夹层结构的失效模式,其次建立了其有限元渐进损伤失效分析模型,基于该模型对开孔形状、开孔率及开孔位置对结构弯曲强度的影响进行了探讨。结果表明,当面板较厚时,含孔CFRP点阵夹层结构的主要失效模式为节点脱粘和面板皱曲;有限元计算结果和实验结果吻合较好,极限承载力的误差约为9.1%;当开孔率φ1.3%时,CFRP点阵夹层结构的弯曲承载能力与开孔形状基本无关;当开孔率1.3%≤φ8.5%时,含圆形孔夹层结构的弯曲承载能力较大;当开孔率φ8.5%时,含方孔夹层结构的弯曲承载能力较大;当开孔位于点阵夹层结构的几何中心或边缘时,对弯曲承载能力影响较大。     

提高岩溶地区钻孔桩成孔施工进度的研究

本文结合工程实际，细致分析了钻孔桩施工中出现塌孔、卡钻、漏浆等现象的原因，通过对岩溶地区钻孔桩成孔过程的全程跟踪控制及各项行之有效对策的贯彻落实，解决了岩溶地区钻孔时出现的“塌孔”和“偏孔”问题，保证了施工进度，为岩溶地区钻孔桩施工积累了宝贵的经验。     

CFRP复合材料/钛合金叠层螺旋铣孔工艺

利用螺旋铣变偏心距加工的特点,提出了在刀具回程过程中进行二次精加工的工艺策略。通过正交试验研究了回程各工艺参数对CFRP/Ti-6Al-4V叠层孔加工质量和加工精度的影响规律,并依此优化工艺参数。试验结果显示:采用优化参数的回程精加工工艺提高了叠层孔的制孔精度,避免了复合材料孔壁加工损伤,复合材料孔粗糙度均值从Ra3.52降低到Ra1.31,入口撕裂明显改善,钛合金孔出口无毛刺。     

纤维增强复合材料磨削制孔加工技术研究进展

纤维增强复合材料具有优良的物理、化学和力学性能,在航空航天、汽车、新能源等高新技术领域应用广泛。相比传统钻铣刀具,磨料工具在纤维增强复合材料制孔时,加工后的分层、毛刺、撕裂及热损伤等缺陷更小,且磨料工具可以稳定加工硬度更高的纤维增强陶瓷基复合材料。首先,综述了纤维增强复合材料在磨削制孔过程中的切屑形成、磨削轴向力、磨削温度等磨削加工机制;其次,探讨了近年来国内外在纤维增强复合材料磨削制孔技术中的制孔加工缺陷及其评价方法;然后,分析了纤维增强复合材料磨削制孔质量及其影响因素;此外,综述了纤维增强复合材料磨削制孔刀具及其磨损机制等方面的研究现状;最后,对纤维增强复合材料磨削制孔加工技术研究进行了总结和展望。      

炮孔因素对露天台阶爆破效果的影响分析

钻孔爆破中,与炮孔有关的参数是影响爆破效果的最重要因素之一.主要分析了炮孔倾斜度、炮孔直径、超深和堵塞长度、孔距和排距、最小抵抗线等因素对爆破效果的影响,这对台阶爆破设计有一定的参考价值.