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切削用量对CFRP镗削出口分层及轴向力的影响

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工具技术 2022年第7期56卷 87-92页

作者：郑华林鄢旭东袁信满西南石油大学机电工程学院成都市610500 成都飞机工业(集团)有限责任公司

针对镗削CFRP层合板孔出口常出现分层缺陷的问题,建立CFRP层合板镗削有限元模型,设计响应曲面实验,分析背吃刀量、切削速度和进给量对CFRP层合板镗削过程中分层损伤及轴向力的影响,并建立CFRP镗削轴向力的响应曲面预测模型。结果表明,... 详细信息

针对镗削CFRP层合板孔出口常出现分层缺陷的问题,建立CFRP层合板镗削有限元模型,设计响应曲面实验,分析背吃刀量、切削速度和进给量对CFRP层合板镗削过程中分层损伤及轴向力的影响,并建立CFRP镗削轴向力的响应曲面预测模型。结果表明,镗削轴向力随背吃刀量、切削速度和进给量的增大而增大,且背吃刀量的影响更显著;背吃刀量、进给量与出口分层损伤呈正相关;切削速度增大至27m/min后,出口分层因子基本不变。

关键词： CFRP层合板镗削轴向力分层损伤

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弱刚性型面铣削刀具设计及应用

制造技术与机床 2023年第2期 66-72页

作者：袁信满胡智钦袁田王志超成都飞机工业(集团)有限责任公司四川成都610091

为满足装配需求,由腹板类零件组装的骨架,通常需要进行二次修配,其中弱刚性的框缘装配面修配时由颤振、变形等造成型面铣伤问题频发,严重影响装配质量。因此从刀具结构对型面铣削力的影响规律入手,设计了一种用于弱刚性型面加工的密齿铣... 详细信息

为满足装配需求,由腹板类零件组装的骨架,通常需要进行二次修配,其中弱刚性的框缘装配面修配时由颤振、变形等造成型面铣伤问题频发,严重影响装配质量。因此从刀具结构对型面铣削力的影响规律入手,设计了一种用于弱刚性型面加工的密齿铣刀,并基于刀具进行切削参数匹配试验,从切削力及表面质量两个维度优化切削参数,分别计算出刀具在两种响应下的最佳切削参数。结果表明:在优化后的切削参数下,型面铣削的切削力为43 N,表面粗糙度为Ra1.04μm。

关键词：弱刚性构件密齿铣刀参数匹配表面质量切削力

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CFRP铣削加工刀具优化

制造技术与机床 2023年第1期 49-54页

作者：贺皑袁信满陈保林胡智钦南京航空航天大学机电学院江苏南京210016 成都飞机工业(集团)有限责任公司四川成都610091

碳纤维复合材料(carbon fiber reinforced plastics,CFRP)因性能优异,在航空航天等高端装备领域应用广泛。但由于CFRP是典型的难加工材料,铣削过程中刀具磨损快,并且易形成毛刺、分层和崩边等缺陷。其中,最常见的是边缘毛刺缺陷,带来大... 详细信息

碳纤维复合材料(carbon fiber reinforced plastics,CFRP)因性能优异,在航空航天等高端装备领域应用广泛。但由于CFRP是典型的难加工材料,铣削过程中刀具磨损快,并且易形成毛刺、分层和崩边等缺陷。其中,最常见的是边缘毛刺缺陷,带来大量打磨工作。因此,探究抑制CFPR边缘毛刺产生的方法对企业实现优质高效加工具有重要意义。分析了CFPR边缘毛刺产生的原理,设计了优化结构的新型铣刀,在刀具周向设计了菠萝右旋刃、普通右旋刃、菠萝左旋刃和普通左旋刃4组刀刃,每组切削刃均由密布刀刃组成。边缘铣削试验结果表明,相比菠萝铣刀和交错铣刀,新型铣刀能够较好地抑制CFRP边缘毛刺的产生。

关键词：碳纤维增强复合材料菠萝铣刀交错铣刀新型铣刀边缘毛刺刀具磨损

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碳纤维增强复合材料的高速低损铣刀设计

工具技术 2022年第8期56卷 106-111页

作者：袁信满周进龚清洪任静胡智钦张云诏成都飞机工业(集团)有限责任公司

为提高碳纤维增强复合材料切削加工的质量和效率,从刀具材料选取和结构设计两个方面开展了CFRP高速低损伤铣刀的设计,采用有限元仿真和试验优选了刀具角度,最终获得一款小轴向力(轴向前角0°,径向前角7°,后角18°)PCD直齿波浪铣刀。基... 详细信息

为提高碳纤维增强复合材料切削加工的质量和效率,从刀具材料选取和结构设计两个方面开展了CFRP高速低损伤铣刀的设计,采用有限元仿真和试验优选了刀具角度,最终获得一款小轴向力(轴向前角0°,径向前角7°,后角18°)PCD直齿波浪铣刀。基于此小轴向力刀具开展了高速低损铣刀铣削CFRP试验,结果表明,当切削速度为4000mm/min时,高速低损铣刀的寿命由传统铣刀的4000mm提高到70000mm,且CFRP铣削表面无分层、撕裂及毛刺等加工质量问题。

关键词：碳纤维增强复合材料(CFRP) 铣刀刀具角度铣削力铣刀寿命

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芳纶纸蜂窝芯结构件加工技术研究与应用进展

航空制造技术 2023年第14期66卷 80-99页

作者：周进袁信满陈杰胡智钦张也陈保林罗潘侯珺森航空工业成都飞机工业(集团)有限责任公司成都610091

芳纶纸蜂窝芯材料是一类具有轴向比强度和比刚度高、轴向抗压能力强等优异性能的轻量化材料,在众多先进飞机、卫星、汽车中具有广泛应用,尤其是作为重要的轻量化结构件广泛应用于飞机的襟翼、舱门、地板等部位。在材料成型后,机械加工... 详细信息

芳纶纸蜂窝芯材料是一类具有轴向比强度和比刚度高、轴向抗压能力强等优异性能的轻量化材料,在众多先进飞机、卫星、汽车中具有广泛应用,尤其是作为重要的轻量化结构件广泛应用于飞机的襟翼、舱门、地板等部位。在材料成型后,机械加工是必备的重要环节,以获得高精度的轮廓外形尺寸和装配特征。但芳纶纸蜂窝芯软质、脆性、非连续、薄壁等特性造成其加工难度极高。为解决极具挑战的加工难题,国内外研究团队进行了广泛且深入的探索,以实现芳纶纸蜂窝纸芯结构件高质高效加工。本文对芳纶纸蜂窝芯加工机理进行分析概述,系统性归纳总结蜂窝芯结构件加工固持方法、加工刀具、加工装备和加工工艺,介绍在典型结构件加工中的应用,并对未来发展方向进行展望。

关键词：蜂窝芯芳纶纸结构件加工超声切削低损伤

Nomex蜂窝芯复合材料超声振动切削工艺技术研究

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Nomex蜂窝芯复合材料超声振动切削工艺技术研究

作者：袁信满西南石油大学

学位级别：硕士

Nomex蜂窝芯复合材料具有高比强度和比刚度、质量轻、绝缘性,耐高温等优良特性,被广泛应用于现代航空、航天等领域。为满足装配以及连接等要求,Nomex蜂窝芯复合材料成型后,需要进行数控切削加工。但由于Nomex蜂窝芯复合材料结构以及切... 详细信息

Nomex蜂窝芯复合材料具有高比强度和比刚度、质量轻、绝缘性,耐高温等优良特性,被广泛应用于现代航空、航天等领域。为满足装配以及连接等要求,Nomex蜂窝芯复合材料成型后,需要进行数控切削加工。但由于Nomex蜂窝芯复合材料结构以及切削机理的特殊性,使其在传统加工过程中表现出加工效率低、加工质量差、加工成本高,以及环境污染严重等问题,因此开展高质、高效的数控加工技术研究对其在诸多领域的应用具有非常重要的现实意义。超声振动切削加工是近年来应用于Nomex蜂窝芯复合材料数控加工领域的一种新型加工技术,可有效避免传统加工中存在的问题,在国外得到了广泛应用。而国内对该技术研究较少,在Nomex蜂窝芯复合材料的切削过程中还仅凭借经验选择刀具、工艺参数以及进行数控编程,缺乏相关技术支持。针对上述问题,本文从固持方式、切削机理、切削参数,编程方法等方面开展了 Nomex蜂窝芯复合材料超声振动切削工艺技术研究,旨在提高蜂窝芯零件超声振动切削加工的质量和效率,主要研究内容如下:(1)Nomex蜂窝芯复合材料超声振动切削刀具及固持方法研究。通过分析材料特性以及零件外观形状,基于超声振动切削设备真空吸附平台,研究了 Nomex蜂窝芯复合材料超声振动切削的固持方式;并结合实际工况,研究了匕首刀和圆盘刀的切削方式。(2)Nomex蜂窝芯复合材料超声振动切削力建模研究。通过对Nomex蜂窝芯复合材料切削区域应力应变分析,研究了超声振动过程对蜂窝芯材料变形的影响规律,在此基础上对匕首刀切削过程进行理论分析,建立了匕首刀切削力理论模型,并进行了实验验证;基于ABAQUS有限元分析软件,建立了 Nomex蜂窝芯复合材料圆盘刀旋转振动切削有限元仿真模型,并开展了实验验证。(3)Nomex蜂窝芯复合材料超声振动切削工艺参数优化研究。基于匕首刀切削力理论模型,采用MATLAB软件分析了匕首刀超声切削过程中工艺参数对切削力的影响规律;基于圆盘刀切削仿真数据,采用中心复合响应曲面法,建立了圆盘刀旋转振动切削力预测理论模型,研究了工艺参数对切削力的影响规律,并利用遗传算法对切削参数进行了优化。(4)Nomex蜂窝芯复合材料超声振动切削数控编程技术研究。通过对刀具结构分析,建立了程序编制中的等效切削刀具;基于截面法以及零件曲面特性分析,研究了超声振动切削加工轨迹的生成、刀具姿态的控制,并结合实际工况研究了数控程序编制的难点问题以及超声振动切削程序的后置处理方案。

关键词： Nomex蜂窝芯复合材料超声振动切削力工艺参数数控编程

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菠萝铣刀切削CFRP1表面形貌研究

组合机床与自动化加工技术 2021年第8期 146-150页

作者：周进袁信满鄢旭东成都飞机工业(集团)有限责任公司成都610092 西南石油大学机电工程学院成都610500

碳纤维增强复合材料是典型的各向异性材料,在铣削加工过程中极易出现毛刺、撕裂等缺陷。以碳纤维增强复合材料最常用的菠萝铣刀为研究对象,进行碳纤维增强复合材料不同进给速度及切削距离下的切削形貌试验,并进行了数字化表征,基于表征... 详细信息

碳纤维增强复合材料是典型的各向异性材料,在铣削加工过程中极易出现毛刺、撕裂等缺陷。以碳纤维增强复合材料最常用的菠萝铣刀为研究对象,进行碳纤维增强复合材料不同进给速度及切削距离下的切削形貌试验,并进行了数字化表征,基于表征结果,研究了切削缺陷产生的机理,分析了刀具结构设计对加工质量影响,为碳纤维增强复合材料高效、低损伤加工提供理论基础。

关键词：碳纤维增强复合材料菠萝铣刀表面形貌刀具磨损

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超声加工技术的应用及发展趋势

金属加工（冷加工） 2022年第9期 1-6页

作者：许超袁信满关艳英庄百亮查慧婷龚涛王健健张翔宇马原赵学奇清华大学深圳国际研究生院先进制造学部广东深圳518055 深圳市青鼎装备有限公司广东深圳518100 航空工业成都飞机工业(集团)有限责任公司四川成都610031 中航西安飞机工业集团股份有限公司陕西西安710089 中国机械总院集团江苏分院有限公司江苏常州213164 厦门理工学院机械与汽车工程学院福建厦门361024 深圳职业技术学院超声技术研究所广东深圳518055 清华大学机械工程系北京100084

主要围绕工业应用需求角度介绍超声加工技术的发展概况、研究现状及未来发展趋势等。超声加工技术是一种面向难加工材料(硬脆材料、复合材料、难加工金属材料等)的特种加工技术,在航空航天、汽车、半导体、3C和医疗等领域存在着广阔的... 详细信息

主要围绕工业应用需求角度介绍超声加工技术的发展概况、研究现状及未来发展趋势等。超声加工技术是一种面向难加工材料(硬脆材料、复合材料、难加工金属材料等)的特种加工技术,在航空航天、汽车、半导体、3C和医疗等领域存在着广阔的应用前景。超声加工技术可通过超声振动能量实现难加工材料的精密去除。近年来,在国内外众多高校、研究院所和企业的共同努力下,超声加工技术得到了快速发展,实现了在多类难加工材料精密加工场景的大量典型应用。超声加工技术作为先进制造技术中特种加工技术的代表,将为制造业水平的提升提供重要支撑。

关键词：超声加工难加工材料驱动控制超声频率加工工艺

基于响应曲面法的NOMEX蜂窝芯超声复合铣削力预测模型构建

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制造技术与机床 2017年第1期 103-108页

作者：袁信满郑华林忻龙飞杜强高涛成都飞机工业(集团)有限责任公司四川成都610092 西南石油大学机电工程学院四川成都610500

铣削力是NOMEX蜂窝芯加工中主要的物理量,铣削力不仅影响加工质量,还影响蜂窝的固持状态。由于蜂窝芯材料的力学性能及切削性能不同于常用的金属材料,现有的金属切削力公式无法适用于超声复合铣削蜂窝切削力的计算。针对此问题,开展了NO... 详细信息

铣削力是NOMEX蜂窝芯加工中主要的物理量,铣削力不仅影响加工质量,还影响蜂窝的固持状态。由于蜂窝芯材料的力学性能及切削性能不同于常用的金属材料,现有的金属切削力公式无法适用于超声复合铣削蜂窝切削力的计算。针对此问题,开展了NOMEX蜂窝材料超声复合切削实验,采用中心复合响应曲面法,建立了超声复合铣削NOMEX蜂窝材料的三方向铣削力预测模型,并将模型计算出来的数据与实验数据对比,验证了预测模型的有效性。基于该模型,研究了各个因素对铣削力的作用规律及各个因素之间的交互作用。结果表明:该模型可以有效预测超声复合铣削蜂窝材料过程中的铣削力;铣削宽度对铣削力影响最显著,其次进走刀速度,切削深度对切削力影响最小,交互项对铣削力也影响显著;铣削力随走刀速度、铣削深度和铣削宽度增加而增大。

关键词： NOMEX蜂窝芯响应曲面法铣削力预测模型