铝复合材料钻孔性能试验研究

铝复合材料钻孔性能试验研究

一、铝复合材料钻削加工性能实验研究(论文文献综述)

张月欣,杨明君,刘耿,王崇杰[1](2021)在《CFRP的钻削加工研究现状》文中提出碳纤维增强树脂基复合材料(CFRP)因其优异的物理性能在航空发动机短舱制造中应用广泛。在应用中,CFRP材料通常需要进行连接与装配,但因其属于脆性材料且具有各向异性,对其进行钻削加工后,容易导致材料应力集中部位产生一定程度的缺陷。为了探究钻削加工工艺对材料孔部质量的影响,国内外对其钻削进行了大量的实验研究,其主要研究内容包括三个方面:切屑形成机制、钻削力、钻削热。本文基于国内外的研究成果,综合概述了CFRP的钻削加工研究现状、CFRP钻削加工后孔部出现的缺陷种类以及CFRP钻削加工工艺的发展趋势。

张灿祥[2](2021)在《旋转超声振动钻削仿真与实验研究》文中认为随着硬脆材料的应用范围越来越广,关于硬脆材料孔的加工问题成为行业研究热点问题之一,旋转超声振动钻削被认为是加工该材料非常有效的特种加工方法。本文以P20模具钢和BK7光学玻璃为研究对象,选用麻花钻和金刚石套料钻为工具,在深入剖析了旋转超声振动钻削技术现状的基础上,对旋转超声振动钻削的理论、过程仿真以及实验进行研究。(1)通过振动钻削基本理论的研究,阐述了振动钻削的优势;基于旋转超声振动钻削运动特性的基础,研究了旋转超声振动钻削加工材料去除机理和材料去除过程,并结合前人的研究和本文所研究材料的特性,推导出基于脆性断裂的旋转超声振动钻削材料去除率理论模型。(2)针对旋转超声麻花钻振动钻削P20模具钢的问题,运用有限元仿真软件Deform-3D模拟其加工过程。以轴向力和切削温度为实验指标,设计对比实验,得出相对于普通钻削加工,超声振动钻削可有效减小轴向力和切削温度;并通过旋转超声麻花钻振动钻削单因素实验,得出轴向力随主轴转速和振幅的增大而减小,随进给速度的增大而增大,而切削温度随主轴转速、进给速度和振幅的增大均呈现增大趋势;通过旋转超声麻花钻振动正交实验,验证了钻削参数对轴向力的影响规律,并得到影响程度的排序依次为:进给速度>振幅>主轴转速;此外,开展冷却剂的仿真实验,得出油基冷却优于水冷却,水冷却优于空气冷却。(3)搭建旋转超声振动钻削实验系统,以50kHz的超声频进行实验研究。首先,以P20为实验材料设计对比和单因素实验,研究表明,实验所得结论验证了仿真,且入孔崩边范围随主轴转速先减小后增大,随进给速度的增大而增大;乳化液冷却可获得更小的轴向力和入孔崩边范围。其次,选用BK7开展实验,研究表明,旋转超声振动金刚石套料钻钻削可以获得更小的轴向力和崩边;振幅和频率增大,轴向力减小,且轴向力减小程度增大;降低转速,轴向力呈现增大趋势,而轴向力的减小程度却在增大。最后,基于旋转超声振动基本运动学理论,对实验所得结论进行了重要分析。

徐炜玮[3](2021)在《考虑颗粒损伤的SiCp/Al复合材料钻削力建模及制孔损伤研究》文中进行了进一步梳理碳化硅颗粒增强铝基(SiC/Al)复合材料作为轻金属基复合材料(MMC)之一,以其高比强度、比模量、耐磨性以及较低的热膨胀系数,广泛应用于航空航天、电子仪器等高端制造领域。虽然SiC颗粒可以显着地提升材料特性,但也会使加工性能变差。高硬度的增强颗粒会造成严重的制孔损伤缺陷,例如毛刺、崩边和撕裂等,这将会严重影响复合材料的制孔质量和使用性能。但是,SiCp/Al复合材料与均质金属材料相比,在材料去除机理、损伤形成方式等方面有较大差异。因此,本文针对SiCp/Al复合材料钻削力模型、制孔损伤机理以及多目标优化等方面进行了系统的研究。主要内容如下:(1)建立了一种考虑颗粒损伤特性的SiCp/Al复合材料钻削力解析模型。对颗粒断裂,颗粒剥离和颗粒挤压三种不同的颗粒损伤特性进行了能量建模。同时基于斜角切削理论、直角切削理论和滑移线场理论分别对麻花钻的主切削刃、第二横刃和冲压区进行表征。为了验证所建模型的正确性,进行了不同材料参数和不同加工参数的钻孔实验。实验结果表明,预测钻削力值与实验钻削力值之间的平均误差为6.55%;与现有文献中的钻削力模型进行比较分析,本文的颗粒模型所预测的钻削力更为精确。基于模型对SiCp/Al复合材料钻削中的能量比进行分析,结果显示颗粒作用的能量占比约为8.2%-13.6%。(2)系统性的研究了SiCp/Al复合材料的钻削加工性能和表面完整性。结果表明,不同颗粒体积分数的材料在孔入口处均出现毛刺损伤;而在出口处则出现了毛刺(15%)和崩边(30%和45%)两种损伤形式。研究了孔壁的损伤特性,发现主要包括以凹槽、微裂纹、基体撕裂、空腔和划痕损伤等为主的基体损伤和颗粒挤压、颗粒剥离、颗粒裂缝、颗粒切断等为主的颗粒损伤。在孔壁亚表面处同样发现了严重的损伤缺陷,包括颗粒团聚、基体变形、基体烧蚀等。对亚表面的显微硬度进行研究分析发现,SiCp/Al复合材料制孔后存在约180μm-220μm的亚表面损伤。(3)基于遗传算法-帕累托优化,对SiCp/Al复合材料钻孔过程中的关键参数进行了研究,同时根据方差分析(ANOVA)和响应曲面进行了参数分析。通过遗传算法获取优化参数范围,利用帕累托优化选取合适的加工参数,并通过实验进行了验证,为SiCp/Al复合材料低损伤制孔提供理论支撑。

许成阳[4](2020)在《吸气式内排屑CFRP钻削关键技术研究》文中研究表明碳纤维增强复合材料(Carbon Fiber Reinforced Plastics,CFRP)因具有优异的物理和力学性能而被广泛应用于航空航天领域。CFRP在飞机上的使用比例已成为衡量该飞行器先进与否的重要判定依据,更是一个国家国际竞争力是否强大的具体体现。CFRP零件在安装前一般都需要进行机械加工,其中最主要的是制孔加工,约占加工总量的一半以上。由于CFRP材料具有层间强度低、各向异性、硬度高和脆性大等特点,使其在制孔中存在以下问题:刀具易磨损、易产生制孔缺陷、产生的粉末状切屑不能及时有效排出,上述问题可能会导致生产效率低、零件成品率低,没有及时有效回收的切屑会危害工人的身体健康及影响刀具或机床的使用寿命。本文针对上述问题,提出一种新的钻削加工工艺系统—吸气式内排屑系统,并完成了排屑负压求解模型的建立(即排屑负压求解条件的研究)、钻削力预测模型的建立、内排屑系统搭建、系统用刀具设计等理论和实验内容的研究。具体内容如下:针对上文所述问题,本文首先给出了一种能在制孔加工时,将切屑实时有效排出的系统—吸气内排屑系统,并介绍了该系统的组成及工作原理;其次,以该系统能实时有效的排屑为目标,在完成切屑分类基础上,给出不同类型切削的形成机理及系统排屑负压计算用切屑大小的等效方法;以上述切削分析理论为基础,在等效分析系统中切屑运动状态的基础上,以气固两相流体力学中颗粒悬浮速度求解理论为基础,完成了系统能够实时有效的排出不同等效直径切屑所需负压求解模型的建立。基于实验所得数据集,以支持向量回归机理论为依据,建立了内排屑制孔加工时,刀具参数、切削参数和吸气参数与钻削力关系的预测模型。并设计求解算法对模型中的未知参数进行求解。最后,应用此模型预测上述参数对轴向力的影响规律,其可为后续进行内排屑系统用钻头的结构设计(如:峰角和后角)及系统加工用工艺参数(如:切削参数和吸气参数)的选择提供理论支持。针对吸气式内排屑系统的制孔质量要求和排屑效果要求,以钻削力预测模型和系统负压求解模型为理论依据,在分析钻头参数对钻削力大小及排屑效果影响规律的基础上,完成了系统用内排屑钻头的设计。针对钻头—刀柄—机床主轴之间的连接要求、刀柄的内排屑要求、系统排屑动力要求和切屑收集及密封要求,完成了带有内排屑流道的系统专用外转内排屑刀柄和切屑收集装置设计;并根据上述研究内容完成了系统用组件的制造及系统的搭建,其可为后续进行内排屑制孔加工实验研究提供基础。针对所搭建的吸气式内排屑系统,进行其与外排屑装置的对比实验,验证系统的实时排屑效果符合要求及排屑负压求解理论的正确性;以所搭建的吸气式内排屑系统为实验基础,进行钻头制孔质量对比实验研究,在验证内排屑钻头制孔质量符合要求的基础上,进一步完成了吸气参数和切削参数对制孔质量影响规律的研究;进行钻头磨损对比实验研究,在验证内排屑加工能有效的降低钻头各个位置磨损速度,提高钻头使用寿命的基础上,进一步完成了吸气参数和切削参数对钻头磨损速度及钻头磨损形貌影响的研究。上述研究内容可为后续进行吸气内排屑系统的优化及内排屑钻头的改进提供实验参照。

蒋银红[5](2020)在《CFRP内排屑式钻削切屑形成机理及刀具磨损研究》文中研究说明碳纤维增强树脂基复合材料(Carbon fiber reinforced polymer,CFRP)在众多轻量化材料中因具有比强度高、比刚性大等优点被广泛应用于航空航天、汽车制造等领域。CFRP层合板在与其他构件装配时,避免不了进行机械加工,其中以孔加工为主。但CFRP在普通钻削制孔加工过程中,易出现加工缺陷、刀具磨损严重、粉末状切屑回收效率低等一系列问题,严重影响制孔质量和加工效率。而对于特殊结构钻头和新制孔技术来说,钻削加工过程中的切削机理与刀具磨损形式存在差异,故本文基于内排屑钻削加工工艺,针对CFRP钻削过程中的加工机理和刀具磨损规律及失效形式进行研究和分析。论文的主要研究内容包括以下几个方面:(1)研究CFRP的钻削加工机理,分析不同纤维方向角下,钻头切削刃在不同锐度下的切屑形成过程,探究钻削加工过程中钻削力和钻削温度的产生机理与影响因素。(2)设计吸气式内排屑刀柄,搭建CFRP内排屑钻削加工实验平台,在一定钻削加工参数下,选择合理的钻头参数进行CFRP的刀具磨损实验研究,在实验过程中采集工件的钻削力、钻削温度以及刀具的磨损值,分析钻削加工过程中钻削力和钻削温度的变化规律。(3)运用极差分析法对实验数据进行分析,研究钻头直径、钻尖角和后角对钻削力、横刃宽度、切削刃钝圆半径和后刀面磨损带宽度的影响规律,提出实际钻削CFRP时最优的钻头参数选择方法。(4)研究CFRP内排屑钻削刀具磨损的问题,采用实验对比分析方法,研究内排屑和非内排屑加工工艺制孔时轴向力和刀具磨损的变化情况,在给出刀具磨损特征表示方法的基础上,通过对内排屑钻头的刀具磨损变化规律的研究,分析内排屑钻头的刀具磨损机理及失效形式。

付鹏强,蒋银红,王义文,许成阳,周丽杰[6](2019)在《CFRP制孔加工技术的研究进展与发展趋势》文中进行了进一步梳理碳纤维增强树脂基复合材料(carbon fiber reinforced polymer,CFRP)因具有优异的物理和力学性能已广泛应用于航空、航天和汽车等领域的结构件制造。然而,CFRP材料和金属材料的属性截然不同,具有非匀质性和各向异性,在制孔加工过程中,极易产生分层、撕裂、毛刺等缺陷,严重影响其制孔质量。因此,CFRP-金属叠层结构制孔技术成为飞机连接装配过程中的一大难点。本文归纳了近年来CFRP钻削加工机理的研究现状,总结出CFRP切屑形成机理与纤维方向角的关系,轴向钻削力和钻削温度与刀具形状、工件材料和工艺参数之间的关系;分析了CFRP钻削过程中分层、毛刺、撕裂等典型加工缺陷的产生原因、检测和评价方法及抑制措施;探讨了CFRP制孔刀具材料、几何结构及仿真研究方面的最新进展,提出建立准确可靠的CFRP材料本构模型是钻削加工模拟仿真技术研究的关键;通过对变工艺参数钻削加工、机器人自动制孔加工及吸气式内排屑钻削加工等新型CFRP制孔加工技术的介绍,展望了CFRP制孔技术的发展趋势。

孙昊[7](2019)在《碳纤维复合材料低温钻削试验研究》文中研究指明碳纤维复合材料由于具有高强度、高模量、热膨胀系数小、抗疲劳性能好以及耐腐蚀等优点,在航空航天、风电叶片、体育、汽车等众多领域中得到了广泛的应用。钻削加工是碳纤维复合材料的主要切削加工形式之一,然而由于碳纤维复合材料自身各向异性、高硬度等特点,且在钻削加工中切削热不易散出,使得材料在加工中易产生损伤,如出口撕裂、毛刺损伤、孔壁出现凹坑等缺陷,这将严重影响材料的使用性能和安全性能,也制约了碳纤维复合材料在高端装备中的应用。因此,如何实现碳纤维复合材料高效低损伤钻削加工一直是研究的重要课题。本文以碳纤维复合材料的低温性质为基础,提出以液氮介质冷却工艺对其进行钻削制孔试验研究。主要的研究工作如下:归纳了碳纤维复合材料在不同温度下的力学性能和物理性能,分析了碳纤维复合材料的低温切削机理以及钻削制孔的形成过程,从而为研究其在低温下制孔损伤的抑制机理提供了理论基础。开展了碳纤维复合材料低温钻削声发射监测试验,通过单因素法对比了液氮冷却和常温干式下钻削温度的变化以及声发射信号有效值的变化规律。通过以钻削制孔的加工质量为判定依据,分析了液氮冷却和工艺参数对孔出口质量的影响,并与干式钻削进行了对比,得出了液氮冷却下无撕裂缺陷的较优工艺参数范围。观察分析了钻削后孔壁的表面形貌,分析出孔壁表面不同切削角度下质量不同的原因,以及对比了常温干式和液氮低温冷却条件下的孔壁形貌特点及表面粗糙度的变化规律。进行了液氮冷却下的刀具磨损实验研究,主要从加工孔数与刀具磨损的关系,以及刀具磨损对孔出口质量、出口振动信号的影响等三个方面进行对比与分析。得出同一制孔刀具在较优进给速度下能满足加工要求的最大孔数,以及验证了利用振动信号监测刀具磨损状态的有效性。从液氮低温钻削声发射监测试验以及刀具磨损试验结果来看,液氮冷却作用下能够有效的降低钻削区域的瞬时温度,刀具磨损趋势放缓,刀具使用寿命提高,同时液氮冷却对出口处撕裂缺陷起到了较好的抑制作用,并大幅减小了毛刺损伤,且在低进给下基本上没有看到较为明显的凹坑现象,其孔壁质量显着提高,基本上实现了碳纤维复合材料的高效低损伤钻削加工。

李坤鹏[8](2019)在《碳纤维复合材料钻削分层仿真与实验研究》文中研究指明碳纤维增强复合材料(Carbon Reinforced Plastics Fiber,CFRP)因具有优异的综合性能在实际工程中应用广泛,然而碳纤维复合材料的机械加工难度大,钻削时易出现分层缺陷,这大大降低了材料的使用性能和使用寿命。因此,为了确保CFRP更好的应用于工程实践中,研究其在钻削过程中出现分层现象的影响因素及影响规律十分必要。主要完成了以下工作:(1)针对碳纤维复合材料钻削时易产生分层问题,以CFRP层合板为研究对象,考虑到材料界面失效后层合板各层之间接触产生摩擦对分层扩展的抑制作用,建立了CFRP层合板钻削有限元模型,并进行了仿真。进而通过对比相同切削参数下仿真与实验分别得到的切削力曲线以及层合板分层位置,验证了模型的准确性,并结合仿真结果分析了钻削过程材料应力变化和分布规律以及分层分布规律。(2)采用不同制孔参数进行钻削实验,研究了制孔参数对分层程度的影响。通过对实验数据进行回归分析,得到了轴向力与制孔参数之间的关系,实现了对轴向力的预测。进而分析了转速和进给速度对轴向力的影响规律,结果显示采用高转速低进给速度,可以有效减小轴向力。(3)对实验板材分层程度进行了检测,发现钻入口和钻出口均存在分层缺陷,其中钻出口处分层程度远大于钻入口处,受制孔参数影响较大;钻入口存在少量分层或无分层产生,不受制孔参数影响。通过提取层合板钻出口位置分层缺陷的二维轮廓特征图,得到了包围分层破坏区域的最大孔径,并计算获得了相应的分层因子。进而采用回归分析法建立了分层因子与制孔参数之间的关系,实现了对钻出口分层程度的预测。最后以材料去除率最大为优化目标,进行了制孔参数优化,为实际应用中选取工艺参数提供参考。

叶宏[9](2019)在《碳纤维复合材料钻削特性的研究》文中指出碳纤维复合材料CFRP(Carbon Fiber Reinforced Polymer)在航空航天、新型能源、国防建设、无线通讯等各种高科技领域的应用举不胜举。然而对于CFRP主要的研究多集中在复合材料的成分设计、材料成型及材质性能测试等方面,对于CFRP的再加工理论、加工工艺及加工质量的研究则相对较少,而且国外对CFRP精密加工理论与工艺技术的长期封锁,更是导致我国对于以碳纤维复合材料为代表的复合材料机械加工技术长期落后。本文基于上述问题进行了一系列研究,主要工作和结论如下:(1)分析了CFRP钻削过程受力以及钻削参数对钻削轴向力的影响,基于正交试验建立了CFRP钻削轴向力经验公式Fz=424.382·n-0.07f 0.275,结果表明:进给量f对钻削轴向力影响较大。研究了不同进给条件下的孔口质量和刀刃损伤的情况,结果表明在进给量f<0.1mm/r情况下容易造成撕裂与毛刺缺陷;当进给量f=0.10,2mm/r情况下,孔出口质量明显改善,侧边毛刺与孔口撕裂缺陷更少。最后对钻削切屑形态和刀具切削刃损伤程度进行了分析。(2)对CFRP钻孔过程中的孔进出口缺陷的形成机理进行了分析;总结了已有的孔口质量评价方法,建立了孔口质量评价因子Fd和Fy;最后通过具体实验研究了钻削参数(进给率、转速)对孔口质量的影响。结果表明:进给量f=0.15-0.2mm/r,转速n=8000rpm可以获得最小的Fd和Fy值,即可获得最优的孔口质量。(3)基于钻孔质量对刀具结构进行了探索,通过大顶角、大钝化值的钻头钻削CFRP材料对钻孔缺陷进行了详细的分析;调研国内外复合材料加工钻削刀具厂家并选择其中一些厂家的刀具进行了实验对比;通过实验研究了钻头顶角和刃角钝化值对钻孔质量和钻削轴向力的影响,最后结合上述研究开发了专用于CFRP钻削的新型刀具;采用该刀具对CFRP材料进行钻削试验;并评价了钻孔质量,切削力及刀具寿命。

王晓亮[10](2019)在《碳纤维增强复合材料轴向超声辅助钻削试验研究》文中研究说明碳纤维增强复合材料(CFRP)因其诸多的性能优势被广泛应用于航空航天、土木建筑、交通运输及体育用品等诸多领域。CFRP属于典型的难加工材料,使用过程中往往需要与其它结构进行连接,其制孔过程中极易出现分层、孔口撕裂等制孔缺陷,制孔质量较差,从而大大限制了有效生产率。因此提高CFRP制孔质量有着重要意义。轴向超声钻削技术在硬脆材料加工领域有着独特的优势,其优越的切削性能可以明显降低切削力,提高制孔质量。作为重要的特种加工技术之一,其研究潜力不言而喻。本文以轴向超声钻削CFRP的钻削特性及试验研究为主线,对轴向超声钻削CFRP的作用机理进行研究,探究轴向超声钻削对CFRP切削力及制孔质量的影响规律。通过调试并完善两种轴向超声钻削系统,完成试验平台搭建工作。试验研究以轴向力、钻削分层及孔壁粗糙度为评定指标进行开展,用以验证轴向超声钻削CFRP的制孔优势以及轴向超声振幅对制孔过程中轴向力和制孔质量的影响规律。通过轴向超声钻削CFRP的机理分析和大量的实验研究分析,得出:1.通过对轴向超声钻削的运动学分析和CFRP的切削机理研究,分析了动态切削速度和速度变化幅值与各参数间的关系,对不同切削方向角下CFRP的切削形式进行了定性概括,推导建立了主切削刃的宏观轴向力计算方法,以平均轴向力为指标,在冲击特性的理论上,定性分析了轴向超声钻削具有降低平均轴向力的机理;2.通过钻削试验,发现轴向超声钻削具有明显降低轴向力的作用,钻削参数对轴向力贡献的主次依次为进给量、振幅、转速,钻削轴向力随着轴向超声振幅的增大而逐渐减小,且减小幅度明显;3.轴向超声钻削可以取得更小的分层,且CFRP出口分层因子随轴向超声振幅的增大整体呈现下降趋势,振幅越大,分层因子则越小;4.轴向超声钻削的修整作用可以减低孔壁粗糙度,能够取得更好的孔壁形貌,且随着振幅的增大,孔壁表面型貌质量整体呈现向好趋势。

二、铝复合材料钻削加工性能实验研究(论文开题报告)

(1)论文研究背景及目的

此处内容要求:

首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。

写法范例:

本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。

(2)本文研究方法

调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。

观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。

实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。

文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。

实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。

定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。

定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。

跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。

功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。

模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。

三、铝复合材料钻削加工性能实验研究(论文提纲范文)

(1)CFRP的钻削加工研究现状(论文提纲范文)

1 碳纤维增强复合材料的钻削加工机制
    1.1 切屑形成机制
    1.2 钻削力
    1.3 钻削热
2 孔的缺陷
    2.1 出入口缺陷
        2.1.1 入口缺陷
        2.1.2 出口缺陷
    2.2 分层缺陷
    2.3 孔壁表面质量
        2.3.1 孔壁微观形貌观察与分析
        2.3.2 孔壁表面的定量分析
3 提高CFRP孔质量的途径
    3.1 钻削加工工艺
    3.2 刀具优化
        3.2.1 刀具的材料
        3.2.2 刀具几何形状
4 钻削加工的仿真模拟
5 结束语

(2)旋转超声振动钻削仿真与实验研究(论文提纲范文)

摘要
abstract
1 绪论
    1.1 引言
    1.2 国内外旋转超声钻削加工的研究进展
        1.2.1 旋转超声钻削设备的研究
        1.2.2 旋转超声钻削加工材料去除机理的研究进展
        1.2.3 旋转超声振动钻削加工工艺特性的研究进展
    1.3 论文的主要研究内容
2 旋转超声振动钻削运动学规律及理论研究
    2.1 引言
    2.2 振动钻削基本理论
    2.3 旋转超声振动钻削运动学规律
    2.4 旋转超声振动钻削加工材料去除机理
        2.4.1 材料去除机理
        2.4.2 材料去除过程
    2.5 基于脆性断裂的旋转超声振动钻削材料去除率理论模型
    2.6 本章小结
3 旋转超声麻花钻振动钻削P20 仿真研究
    3.1 引言
    3.2 超声振动钻头轴向力分析和DEFORM软件介绍
        3.2.1 轴向力理论分析
        3.2.2 DEFORM-3D简介
    3.3 超声振动钻削P20 有限元模型建立
        3.3.1 工件及麻花钻模型建立
        3.3.2 网格划分及材料定义
        3.3.3 工件接触以及摩擦定义
        3.3.4 工具运动及其他参数设置
        3.3.5 模拟设定
    3.4 实验设计与分析
        3.4.1 与普通钻削的对比实验
        3.4.2 主轴转速对轴向力和切削温度的影响
        3.4.3 进给速度对轴向力和切削温度的影响
        3.4.4 振幅对轴向力和切削温度的影响
        3.4.5 不同冷却剂对轴向力和温度的影响
        3.4.6 正交实验设计与分析
    3.5 本章小结
4 旋转超声振动钻削P20 实验研究
    4.1 引言
    4.2 旋转超声振动钻削P20 实验方案
    4.3 旋转超声振动钻削实验系统的搭建
        4.3.1 钻削系统
        4.3.2 工装测量系统
        4.3.3 观察系统
        4.3.4 旋转超声振动钻削辅助系统
        4.3.5 实验系统
    4.4 轴向力的实验研究
        4.4.1 与普通钻削的对比
        4.4.2 钻削参数对轴向力的影响
        4.4.3 不同冷却剂对轴向力的影响
    4.5 入孔形貌的实验研究
        4.5.1 不同加工方式对入孔崩边的影响
        4.5.2 钻削参数对入孔崩边的影响
        4.5.3 不同冷却剂对入孔崩边的影响
    4.6 本章小结
5 旋转超声振动钻削BK7 的实验研究
    5.1 引言
    5.2 旋转超声振动钻削BK7 实验方案
    5.3 不同加工方式对BK7 的影响
        5.3.1 孔形貌的影响
        5.3.2 轴向力的影响
    5.4 振幅对轴向力的影响
    5.5 转速对轴向力减小程度的影响
    5.6 结果分析
    5.7 本章小结
总结与展望
    工作总结
    展望
参考文献
致谢
攻读学位期间发表的学术论文与专利

(3)考虑颗粒损伤的SiCp/Al复合材料钻削力建模及制孔损伤研究(论文提纲范文)

摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 课题背景、研究意义及来源
        1.1.1 课题背景和研究意义
        1.1.2 课题来源
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 铝基复合材料切削力建模研究现状
        1.2.2 铝基复合材料钻削加工表面完整性及加工性能研究
        1.2.3 铝基复合材料低损伤制孔概括
    1.3 亟待解决的问题及进一步的研究方向
    1.4 全文研究线路及章节安排
第二章 考虑颗粒损伤的SiCp/Al复合材料钻削力解析建模
    2.1 引言
    2.2 钻削加工的整体研究
        2.2.1 麻花钻刀具几何结构解析
        2.2.2 切削总能量消耗分析
        2.2.3 钻削力模型建立
    2.3 剪切区能量消耗建模E~s
        2.3.1 主切削刃剪切区能E_m~s
        2.3.2 横刃剪切区能E_c~s
    2.4 刀具-切屑摩擦能E~f
        2.4.1 主切削刃刀具-切屑摩擦能E_m~f
        2.4.2 横刃刀具-切屑摩擦能E_c~f
    2.5 新表面形成能建模E~n
        2.5.1 主切削刃新表面形成能E_m~n
        2.5.2 横刃新表面形成能E_c~n
    2.6 颗粒损伤能建模E~p
        2.6.1 增强颗粒断裂能E_m~(pc)
        2.6.2 增强颗粒剥离能E_m~(pd)
        2.6.3 增强颗粒挤压能E_m~(ps)
    2.7 横刃冲压区切削力建模
    2.8 本章小结
第三章 钻孔试验设计及钻削力模型验证和分析
    3.1 引言
    3.2 SiCp/Al复合材料钻孔实验安排
        3.2.1 SiCp/Al复合材料制备
        3.2.2 SiCp/Al复合材料钻孔实验设计及参数安排
    3.3 切削力模型验证与分析
        3.3.1 全周期钻削力验证分析
        3.3.2 不同加工参数下钻削力模型定量比较与分析
        3.3.3 不同SiC颗粒尺寸钻削力模型验证分析
    3.4 SiC颗粒损伤能模型比较
    3.5 切削力模型各部分能量占比分析
    3.6 本章小结
第四章 SiCp/Al复合材料钻孔加工性能及表面完整性分析
    4.1 引言
    4.2 钻孔实验安排及损伤特征提取
        4.2.1 钻孔加工实验参数安排
        4.2.2 钻孔实验定量分析
    4.3 钻孔加工性能研究分析
        4.3.1 钻削力
        4.3.2 切屑形貌
        4.3.3 刀面磨损
    4.4 孔出、入口处形貌及损伤分析
        4.4.1 孔出、入口形貌
        4.4.2 毛刺高度
        4.4.3 崩边缺陷
    4.5 孔壁表面完整性及颗粒损伤分析
        4.5.1 表面粗糙度
        4.5.2 孔壁形貌
        4.5.3 颗粒损伤
    4.6 亚表面损伤及显微硬度分析
        4.6.1 亚表面损伤特性分析
        4.6.2 亚表面显微硬度
    4.7 本章小结
第五章 基于遗传算法-帕累托优化的制孔多目标优化分析
    5.1 引言
    5.2 制孔参数优化分析
        5.2.1 田口正交实验设计
        5.2.2 基于田口正交实验的多目标试验结果
        5.2.3 方差分析
    5.3 多目标优化数学模型建立和影响分析
        5.3.1 多目标优化数学模型建立
        5.3.2 加工参数对优化目标的影响
    5.4 优化参数选取及其验证
        5.4.1 遗传算法对多目标数学模型的最优解计算
        5.4.2 基于帕累托优化的最优解集选取
        5.4.3 优化参数的验证分析
    5.5 本章小结
第六章 总结与展望
    6.1 结论
    6.2 本文创新点
    6.3 论文不足之处及未来展望
参考文献
发表论文和参加科研情况
致谢

(4)吸气式内排屑CFRP钻削关键技术研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题来源、研究目的及意义
        1.1.1 课题来源
        1.1.2 课题研究的背景目的及意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 CFRP钻削加工机理
        1.2.2 CFRP制孔加工缺陷
        1.2.3 CFRP制孔加工刀具
        1.2.4 CFRP制孔加工仿真
        1.2.5 气力输送仿真
        1.2.6 常用切屑收集方法
    1.3 主要研究内容
第2章 吸气式内排屑系统排屑条件研究
    2.1 吸气式内排屑系统组成及工作原理
    2.2 CFRP钻削加工切屑形成机理及等效方法研究
        2.2.1 CFRP钻削加工切屑分类实验及切屑分类
        2.2.2 CFRP钻削加工切屑形成机理
        2.2.3 CFRP钻削加工切屑等效方法及影响因素研究
    2.3 单切屑悬浮条件
    2.4 切屑群悬浮速度及排屑负压
    2.5 本章小结
第3章 CFRP内排屑制孔加工钻削力预测模型研究
    3.1 支持向量回归机理论
        3.1.1 基于SVR的钻削力预测模型构建理论
        3.1.2 核函数与损失函数
    3.2 钻削力预测模型构建中的优化问题及求解算法
        3.2.1 钻削力预测模型构建中的优化问题
        3.2.2 钻削力预测模型构建中的求解算法
    3.3 CFRP内排屑加工钻削力预测模型
        3.3.1 实验分析
        3.3.2 内排屑加工钻削力预测模型
    3.4 CFRP内排屑加工轴向力的预测研究
        3.4.1 切削参数对轴向力影响的预测
        3.4.2 钻头参数对轴向力影响的预测
        3.4.3 吸气参数对轴向力影响的预测
    3.5 本章小结
第4章 CFRP加工用内排屑钻头设计及系统搭建
    4.1 内排屑钻头内流道结构设计
        4.1.1 内排屑钻头内流道设计依据
        4.1.2 钻头内流道优化仿真建模
        4.1.3 钻头内流道结构的优化仿真
    4.2 钻头内流道排屑效果仿真分析
        4.2.1 钻头内流道排屑过程仿真分析
        4.2.2 转速对排屑效果影响的仿真分析
    4.3 内排屑钻头的钻尖结构设计
        4.3.1 基于Abaqus仿真的钻尖优化设计
        4.3.2 基于制孔质量的钻尖结构优化设计
    4.4 吸气式内排屑系统搭建
        4.4.1 外转内排屑刀柄
        4.4.2 切屑收集装置
        4.4.3 吸气式内排屑系统搭建
    4.5 本章小结
第5章 吸气式内排屑钻削加工实验研究
    5.1 排屑效果对比实验研究
    5.2 制孔质量对比实验研究
        5.2.1 实验条件
        5.2.2 制孔出口缺陷对比实验研究
        5.2.3 制孔入口缺陷对比实验研究
        5.2.4 孔壁表面质量对比实验研究
        5.2.5 制孔圆度对比实验研究
        5.2.6 吸屑负压对制孔缺陷的影响研究
    5.3 钻头磨损对比实验研究
        5.3.1 钻头磨损特征的定量表征方法及实验条件
        5.3.2 切屑参数对钻头磨损影响的对比实验研究
        5.3.3 横刃宽度变化的对比实验研究
        5.3.4 切削刃钝圆半径变化的对比实验研究
    5.4 内排屑钻头磨损形貌分析
        5.4.1 后刀面磨损分析
        5.4.2 横刃磨损分析
        5.4.3 外圆转角磨损分析
        5.4.4 内排屑钻头失效形式分析
    5.5 本章小结
结论
参考文献
攻读博士学位期间发表的学术论文
攻读博士学位期间专利和科研项目
致谢

(5)CFRP内排屑式钻削切屑形成机理及刀具磨损研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题来源及研究背景与目的意义
        1.1.1 课题来源
        1.1.2 课题研究背景
        1.1.3 课题研究目的及意义
    1.2 CFRP钻削加工的国内外研究现状
        1.2.1 CFRP的切屑形成机理研究
        1.2.2 CFRP的钻削力研究
        1.2.3 CFRP的钻削温度研究
        1.2.4 CFRP的钻削刀具磨损研究
    1.3 本文主要研究内容
第2章 CFRP钻削加工机理研究
    2.1 CFRP切屑形成机理研究
        2.1.1 纤维方向角定义
        2.1.2 CFRP切屑形成过程分析
    2.2 CFRP钻削力分析
        2.2.1 钻削力的产生机理
        2.2.2 钻削力的影响因素
    2.3 CFRP钻削温度分析
        2.3.1 钻削温度的产生机理
        2.3.2 钻削温度的影响因素
    2.4 本章小结
第3章 CFRP内排屑钻削加工实验设计与分析
    3.1 吸气式内排屑刀柄设计
        3.1.1 刀柄设计的关键技术
        3.1.2 刀柄的结构设计与工作原理
    3.2 CFRP内排屑式钻削加工实验条件
        3.2.1 实验材料和参数
        3.2.2 内排屑钻削加工实验平台
    3.3 正交实验设计与数据采集
        3.3.1 正交实验设计与方案
        3.3.2 实验数据采集与结果分析
    3.4 CFRP钻削加工过程分析
        3.4.1 钻削力的变化过程分析
        3.4.2 钻削温度的变化过程分析
    3.5 本章小结
第4章 刀具参数对钻削力和刀具磨损的影响规律
    4.1 刀具参数对钻削力的影响
        4.1.1 钻头直径对钻削力的影响
        4.1.2 钻尖角对钻削力的影响
        4.1.3 后角对钻削力的影响
    4.2 钻头参数对横刃宽度的影响
        4.2.1 钻头直径对横刃宽度的影响
        4.2.2 钻尖角对横刃宽度的影响
        4.2.3 后角对横刃宽度的影响
    4.3 钻头参数对切削刃钝圆半径的影响
        4.3.1 钻头直径对切削刃钝圆半径的影响
        4.3.2 钻尖角对切削刃钝圆半径的影响
        4.3.3 后角对切削刃钝圆半径的影响
    4.4 钻头参数对后刀面磨损带宽度的影响
        4.4.1 钻头直径对后刀面磨损带宽度的影响
        4.4.2 钻尖角对后刀面磨损带宽度的影响
        4.4.3 后角对后刀面磨损带宽度的影响
    4.5 本章小结
第5章 内排屑钻头的刀具磨损规律及失效形式分析
    5.1 刀具磨损的表征方法
    5.2 内外排屑钻头的刀具磨损实验对比分析
        5.2.1 钻削力变化的对比分析
        5.2.2 钻削温度变化的对比分析
        5.2.3 横刃宽度变化的对比分析
        5.2.4 切削刃钝圆半径变化的对比分析
        5.2.5 后刀面磨损带宽度变化的对比分析
    5.3 内排屑钻头的刀具磨损变化规律研究
        5.3.1 横刃磨损的变化规律
        5.3.2 后刀面磨损的变化规律
        5.3.3 外缘转角磨损的变化规律
    5.4 内排屑钻头的刀具磨损机理及失效形式分析
        5.4.1 内排屑式刀具磨损机理分析
        5.4.2 内排屑式刀具失效形式分析
    5.5 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表的学术论文
致谢

(7)碳纤维复合材料低温钻削试验研究(论文提纲范文)

摘要
abstract
第1章 绪论
    1.1 碳纤维复合材料的应用及发展
    1.2 碳纤维复合材料加工研究现状
        1.2.1 国外研究现状
        1.2.2 国内研究现状
    1.3 低温冷却工艺研究现状
        1.3.1 金属材料低温加工研究现状
        1.3.2 复合材料低温加工研究现状
    1.4 论文背景意义及主要研究内容
        1.4.1 研究背景与意义
        1.4.2 论文主要的研究内容
第2章 碳纤维复合材料低温切削机理分析
    2.1 引言
    2.2 碳纤维复合材料性质
        2.2.1 碳纤维复合材料结构
        2.2.2 低温力学性能和物理性能
    2.3 碳纤维复合材料钻削加工中存在的问题
    2.4 碳纤维复合材料的低温切削变形及切屑形成
    2.5 碳纤维复合材料钻削加工过程分析
    2.6 本章小结
第3章 CFRP低温钻削加工试验设计及声发射监测试验研究
    3.1 引言
    3.2 实验条件
        3.2.1 试验材料及刀具
        3.2.2 液氮供应装置
        3.2.3 试验机床及质量监测与检测设备
    3.3 钻削温度对比试验
    3.4 声发射监测试验方法及结果
        3.4.1 工艺参数及试验方案
        3.4.2 钻削声发射监测方法及结果
        3.4.3 钻削参数及液氮冷却对声发射信号的影响
    3.5 本章小结
第4章 液氮冷却对碳纤维复合材料钻削制孔质量的影响研究
    4.1 引言
    4.2 碳纤维复合材料钻削制孔出口缺陷分析
        4.2.1 孔入口缺陷分析及形貌
        4.2.2 孔出口缺陷及评价方法
        4.2.3 液氮冷却及工艺参数对孔出口质量的影响
    4.3 碳纤维复合材料孔壁表面质量分析
        4.3.1 孔壁缺陷主要形式
        4.3.2 试样制作及观察区域
        4.3.3 孔壁微观形貌观察与分析
        4.3.4 液氮冷却和常温干式下孔壁形貌对比
        4.3.5 孔壁表面粗糙度的测量
    4.4 本章小结
第5章 碳纤维复合材料的低温钻削刀具磨损试验研究
    5.1 引言
    5.2 试验设计
        5.2.1 实验设备及参数
        5.2.2 振动信号监测方法
    5.3 试验结果及分析
        5.3.1 刀具的磨损形态
        5.3.2 刀具磨损测量位置及试验结果
        5.3.3 加工孔数与刀具后刀面磨损的关系
        5.3.4 后刀面磨损对出口质量的影响分析
        5.3.5 后刀面磨损对振动信号的影响分析
    5.4 本章小结
第6章 总结与展望
    6.1 全文总结
    6.2 研究展望
参考文献
致谢
攻读学位期间取得的研究成果

(8)碳纤维复合材料钻削分层仿真与实验研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题背景及研究目的和意义
        1.1.1 CFRP的材料特性和工程应用
        1.1.2 CFRP的加工方法
        1.1.3 CFRP的钻削加工缺陷
        1.1.4 研究目的及意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 CFRP切削加工研究现状
        1.2.2 有限元仿真在CFRP切削加工中的应用
    1.3 主要研究内容
第2章 CFRP切削机理与钻削缺陷
    2.1 引言
    2.2 切削变形与切屑形成过程
    2.3 钻削过程分析
    2.4 钻削分层缺陷
        2.4.1 分层缺陷的分析
        2.4.2 分层缺陷的评价方法
    2.5 本章小结
第3章 CFRP钻削分层的有限元仿真
    3.1 引言
    3.2 有限元软件ABAQUS介绍
    3.3 CFRP钻削分层失效准则确定
        3.3.1 复合材料层内失效准则
        3.3.2 复合材料层内损伤演化
        3.3.3 层内失效准则VUMAT子程序流程
        3.3.4 复合材料层间损伤演化
        3.3.5 复合材料层间失效准则
    3.4 CFRP钻削分层有限元建模
    3.5 钻削分层仿真结果及分析
        3.5.1 仿真模型的验证
        3.5.2 仿真结果的分析
    3.6 本章小结
第4章 CFRP层合板钻削分层实验与分析
    4.1 引言
    4.2 CFRP钻削分层实验设计
        4.2.1 实验装备
        4.2.2 工件的安装及实验参数选取
        4.2.3 轴向力测量结果
    4.3 钻削分层轴向力回归模型的建立
        4.3.1 轴向力影响规律分析
        4.3.2 轴向力多元回归模型的建立
    4.4 钻削分层缺陷分析
        4.4.1 分层缺陷检测
        4.4.2 分层缺陷与轴向力的关系
    4.5 钻削参数优化
        4.5.1 优化目标和决策变量的确定
        4.5.2 约束条件的确定
        4.5.3 钻削参数最优解求解
    4.6 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果
致谢

(9)碳纤维复合材料钻削特性的研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题研究背景和意义
        1.1.1 研究背景
        1.1.2 研究意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 复合材料的发展及分类
        1.2.2 不同领域复合材料的应用
        1.2.3 复合材料机械加工技术的国内外研究现状
        1.2.4 碳纤维材料切削加工技术的国内外研究现状
    1.3 CFRP材料机械加工刀具行业发展现状
    1.4 论文的课题来源和论文结构
    1.5 本章小结
第2章 碳纤维复合材料(CFRP)钻削特性研究
    2.1 实验设备及方案
        2.1.1 钻削轴向力实验设备简介
        2.1.2 实验方案
    2.2 CFRP钻削实验结果讨论
        2.2.1 钻削受力过程分析
        2.2.2 钻削参数对钻削轴向力的影响分析
        2.2.3 钻削轴向力经验公式
    2.3 CFRP钻削实验结果讨论
    2.4 刀具失效分析
    2.5 本章小结
第3章 CFRP钻削质量评价
    3.1 钻孔进出口缺陷的形成机理
    3.2 孔口质量评价方法研究
    3.3 钻削参数与孔口质量的关系
        3.3.1 进给量对进/出口质量的影响分析
        3.3.2 转速对进/出口质量的影响分析
    3.4 本章小结
第4章 刀具结构探索研究
    4.1 碳纤维复合材料刀具调研及应用分析
        4.1.1 典型刀具对比及分析
        4.1.2 刀具应用对比
    4.2 刀具主要结构参数对碳纤维钻削质量的实验研究
        4.2.1 顶角对钻削轴向力和钻孔质量的研究
        4.2.2 钝化值对钻削轴向力和钻孔质量的研究
        4.2.3 钻尖后刀面形式对钻削性能的影响
    4.3 复合材料钻削刀具结构设计开发探索-钻尖角和钝化值
        4.3.1 复合材料钻削刀具结构方案设计
        4.3.2 所开发刀具的切削性能评价
    4.4 最佳设计方案的刀具切削性能实验
        4.4.1 加工Ti+CFRP叠层复材切削力对比
        4.4.2 加工CFRP复材钻孔寿命对比
    4.5 本章小结
总结与展望
    总结
    展望
参考文献
致谢

(10)碳纤维增强复合材料轴向超声辅助钻削试验研究(论文提纲范文)

致谢
摘要
abstract
1 绪论
    1.1 课题来源
    1.2 选题依据与目的
    1.3 国内外研究现状
        1.3.1 CFRP加工研究现状
        1.3.2 超声振动辅助钻削加工研究现状
    1.4 本文研究内容
2 CFRP轴向超声辅助钻削机理
    2.1 超声振动钻削技术
    2.2 超声钻削运动学分析
    2.3 CFRP切削机理
    2.4 钻削CFRP切削力分析
    2.5 轴向超声钻削对CFRP轴向力的影响
    2.6 本章小结
3 轴向超声辅助钻削试验系统
    3.1 轴向超声钻削系统组成
    3.2 轴向超声钻削试验系统搭建
    3.3 轴向超声钻削系统振动测试
        3.3.1 变幅杆振动测试
        3.3.2 麻花钻对振动测试的影响
    3.4 本章小结
4 CFRP轴向超声钻削轴向力试验研究
    4.1 引言
    4.2 轴向超声钻削CFRP试验条件
        4.2.1 试验材料
        4.2.2 试验刀具
        4.2.3 试验专用工装
        4.2.4 切削力采集装置
        4.2.5 钻削试验现场布置
    4.3 轴向超声钻削与普通钻削CFRP板材对比试验
    4.4 轴向超声钻削CFRP板材正交试验
    4.5 CFRP轴向超声钻削板材振幅单因素试验
    4.6 本章小结
5 CFRP轴向超声辅助钻削制孔质量试验研究
    5.1 引言
    5.2 CFRP材料钻削分层研究
        5.2.1 不同加工方式下分层差异
        5.2.2 轴向超声振幅对钻削CFRP分层的影响
    5.3 CFRP材料钻削的孔壁粗糙度研究
    5.4 CFRP材料钻削的孔壁形貌研究
    5.5 本章小结
6 总结与展望
    6.1 主要研究内容和结论
    6.2 研究展望
参考文献
作者简历
学位论文数据集

四、铝复合材料钻削加工性能实验研究(论文参考文献)

  • [1]CFRP的钻削加工研究现状[J]. 张月欣,杨明君,刘耿,王崇杰. 复合材料科学与工程, 2021(12)
  • [2]旋转超声振动钻削仿真与实验研究[D]. 张灿祥. 青岛科技大学, 2021(02)
  • [3]考虑颗粒损伤的SiCp/Al复合材料钻削力建模及制孔损伤研究[D]. 徐炜玮. 天津工业大学, 2021
  • [4]吸气式内排屑CFRP钻削关键技术研究[D]. 许成阳. 哈尔滨理工大学, 2020(01)
  • [5]CFRP内排屑式钻削切屑形成机理及刀具磨损研究[D]. 蒋银红. 哈尔滨理工大学, 2020
  • [6]CFRP制孔加工技术的研究进展与发展趋势[J]. 付鹏强,蒋银红,王义文,许成阳,周丽杰. 航空材料学报, 2019(06)
  • [7]碳纤维复合材料低温钻削试验研究[D]. 孙昊. 湘潭大学, 2019(02)
  • [8]碳纤维复合材料钻削分层仿真与实验研究[D]. 李坤鹏. 燕山大学, 2019(03)
  • [9]碳纤维复合材料钻削特性的研究[D]. 叶宏. 湖南大学, 2019(07)
  • [10]碳纤维增强复合材料轴向超声辅助钻削试验研究[D]. 王晓亮. 河南理工大学, 2019(07)

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铝复合材料钻孔性能试验研究
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