检索结果-南通市图书馆

作者：桂林景天津大学

学位级别：硕士

螺旋铣孔工艺作为一种新型高效的制孔技术，在航空制造业应用前景广阔，尤其适用于钛合金、碳纤维复合材料（CFRP）等难加工材料的高效制孔。在加工这些材料时，对刀具和冷却润滑条件就有了更高的要求，不但要求高效可靠，还要求安全环... 详细信息

螺旋铣孔工艺作为一种新型高效的制孔技术，在航空制造业应用前景广阔，尤其适用于钛合金、碳纤维复合材料（CFRP）等难加工材料的高效制孔。在加工这些材料时，对刀具和冷却润滑条件就有了更高的要求，不但要求高效可靠，还要求安全环保。本文针对微量润滑（MQL）技术应用于CFRP、钛合金及其叠层材料螺旋铣孔加工的可行性进行了深入分析和研究，论文主要研究内容有：进行了不同冷却润滑条件下的钛合金螺旋铣孔温度场有限元仿真与试验研究。通过建立干切削、浇注切削、MQL三种条件下的摩擦和对流传热模型，为不同冷却润滑效果的评价提供理论依据，同时为有限元仿真提供相应的边界条件，并对三种冷却润滑条件下钛合金螺旋铣孔温度场进行有限元仿真。将仿真结果和试验结果进行对比，验证了有限元仿真和摩擦和对流传热模型的有效性。开展了MQL条件下钛合金螺旋铣孔工艺研究和高压油雾对CFRP材料影响试验研究。通过与干切削和浇注切削的对比，重点研究了MQL条件下，钛合金螺旋铣孔过程中切削力和加工孔表面粗糙度随切削参数变化的趋势;在恒定加工参数下研究了不同冷却润滑条件下刀具寿命以及刀具磨损机理;试验结果表明在钛合金螺旋铣孔过程中，微量润滑表现要远远好于干切削，在刀具寿命方面甚至要好于浇注切削，证明了钛合金螺旋铣孔过程中，MQL完全可以替代传统浇注切削。通过高压油雾喷射CFRP层上已加工孔，检测CFRP层加工孔分层和尺寸变化情况，发现高压油雾不会导致CFRP层上已加工孔尺寸和精度发改变。证明了微量润滑可以应用于碳纤维复合材料/钛合金叠层材料的螺旋铣孔加工。开展了MQL条件下CFRP/钛合金叠层构件螺旋铣孔试验研究。通过与干切削对比，重点研究了MQL条件下，叠层加工过程中切削力和加工孔质量随切削参数变化趋势，以及恒定加工参数条件下刀具寿命及刀具磨损机理;结果表明MQL可以有效减缓刀具磨损，显著提高加工孔出入口质量。以上结果证明了微量润滑技术应用于CFRP/钛合金叠层材料的螺旋铣孔加工的有效性。

关键词：螺旋铣孔微量润滑钛合金碳纤维复合材料刀具磨损加工孔质量

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钛合金螺旋铣孔几何误差研究

钛合金螺旋铣孔几何误差研究

作者：高宇大连理工大学

学位级别：硕士

螺旋铣孔是航空航天结构件装配中的新型制孔技术,与传统钻孔相比,针对难加工材料表现出加工效率高、成本低、适用性广等优点。由于螺旋铣孔的工艺特性,其刀具轴线与加工孔轴线不重合,导致加工过程中产生径向力无法抵消,引起刀具挠曲变... 详细信息

螺旋铣孔是航空航天结构件装配中的新型制孔技术,与传统钻孔相比,针对难加工材料表现出加工效率高、成本低、适用性广等优点。由于螺旋铣孔的工艺特性,其刀具轴线与加工孔轴线不重合,导致加工过程中产生径向力无法抵消,引起刀具挠曲变形进而造成孔径几何误差。较大的孔径几何误差将对航空航天结构件的装配连接质量产生直接影响,进而降低飞机的安全性和可靠性。螺旋铣孔中孔径几何误差包括孔径尺寸误差和孔径形状误差,针对两种形式孔径误差问题,本文选取钛合金材料作为研究对象开展了螺旋铣孔孔径误差试验,分析了顺、逆铣及其它不同加工参数对孔径尺寸误差和孔径形状误差的影响规律,并对其产生机理进行了理论分析。主要研究内容如下:基于螺旋铣孔运动学原理对顺逆铣不同条件下的未变形切屑形状及材料去除过程进行了研究,根据经典切削力模型分别建立了顺铣和逆铣的螺旋铣孔径向力模型。通过切削力系数标定试验对径向力模型中各个系数进行标定,并通过试验验证了模型的准确性。最后对螺旋铣孔中径向力进行了分析,结果表明,在顺逆铣不同的条件下,刀具切削材料时产生的径向力方向相反。针对螺旋铣孔加工过程中存在的孔径尺寸误差问题,选择钛合金板材(7 mm)进行了螺旋铣孔尺寸误差试验,分析了孔径尺寸误差的影响因素、变化规律及产生原因,并通过线性拟合得到了孔径尺寸误差和径向力关系的经验公式。通过多元线性分析计算了各加工参数对径向力影响的规律,进而分析各参数对孔径尺寸误差的影响程度。研究结果表明,顺铣时,刀具受朝加工孔中心方向径向力的作用朝该方向发生挠曲变形,导致实际加工孔径小于名义孔径;逆铣时则相反。孔径尺寸误差随进给速度和导程的增加呈增大趋势,随切削速度的增加呈减小趋势。针对螺旋铣孔加工过程中存在的孔径形状误差问题,选择钛合金板材(25 mm)进行了螺旋铣孔形状误差试验和径向力试验,分析了顺逆铣及各加工参数对孔径形状误差影响的规律。分别对顺逆铣不同条件下刀具切削材料过程进行受力分析,研究了孔径形状误差产生的原因,最后利用特殊刀具进行了试验验证。结果表明,无论顺铣或逆铣,孔径均表现为入口大出口小的锥孔形状。随着制孔深度的增加,顺铣时刀具受朝加工孔中心方向的径向力逐渐增大,逆铣时刀具受背离加工孔中心方向的径向力逐渐减小,两种情况均导致加工孔径沿入口至出口方向不断减小。

关键词：螺旋铣孔孔径几何误差径向力刀具挠曲变形顺逆铣

难切削加工材料螺旋铣孔切削动力学及其试验研究

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难切削加工材料螺旋铣孔切削动力学及其试验研究

作者：陈仕茂天津大学

学位级别：硕士

螺旋铣孔工艺是一种通过铣削实现孔加工的制孔方法。加工时,刀具中心与孔中心线偏移一定的距离,刀具绕自身轴线高速旋转的同时,绕孔中心轴线旋转并向下进给。螺旋铣孔工艺具有切削力小,一次加工精度高,切削过程平稳等优点,在航空铝合金... 详细信息

螺旋铣孔工艺是一种通过铣削实现孔加工的制孔方法。加工时,刀具中心与孔中心线偏移一定的距离,刀具绕自身轴线高速旋转的同时,绕孔中心轴线旋转并向下进给。螺旋铣孔工艺具有切削力小,一次加工精度高,切削过程平稳等优点,在航空铝合金、钛合金以及碳纤维增强材料(CFRP)等材料上制孔,具有明显优势,因而在航空制造装配业上具有广泛的应用前景。本文针对难切削加工材料高硬度模具钢Cr12(58HRC)和钛合金(Ti-6Al-4V)的螺旋铣孔工艺进行切削过程动力学及其试验研究,主要完成以下几个方面的工作:分析了螺旋铣削动力学原理,定性的分析了影响螺旋铣孔过程中切削力的主要因素,搭建了螺旋铣孔切削实验和分析平台,完成螺旋铣孔实验方案的设计。针对高硬度模具钢螺旋铣孔工艺进行切削实验研究,采集分析了铣孔过程中的三向切削力,分析了各切削参数对切削力影响规律;利用回归分析和最小二乘法建立了轴向切削力Fz模型;实时观察刀具的磨损情况,通过SEM观察刀具磨损后的显微结构,同时进行能谱分析深入研究刀具磨损机理;检测与分析螺旋铣孔工艺孔加工精度及其影响因素。针对钛合金材料进行螺旋铣孔和钻削工艺对比研究,比较分析了两种制孔工艺在切削过程中的切削力、刀具磨损状况以及孔加工精度等;通过理论上分析钻削过程切屑变形以及毛刺的生成模型,研究比较了螺旋铣孔和钻削的切入切出毛刺问题。螺旋铣孔过程动力学及其试验研究的结果表明:螺旋铣孔工艺在高硬度模具钢、钛合金等材料上进行孔加工时,刀具表现出优良的切削性能,孔的质量也全面优于传统的钻削。高硬度模具钢、钛合金等材料的螺旋铣孔工艺研究,为螺旋铣孔工艺在模具加工以及航空制造等领域的应用提供了参考依据。

关键词：螺旋铣孔高硬度模具钢钛合金切削动力学

基于ABAQUS仿真的钛合金螺旋铣孔工艺参数对孔质量的研究

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基于ABAQUS仿真的钛合金螺旋铣孔工艺参数对孔质量的研究

作者：陈哲天津工业大学

学位级别：硕士

钛合金起源于上世纪60年代两个超级大国之间的军备竞赛,之后更是促进了材料的兴起与发展。由于钛合金卓越的物理化学属性,使得钛合金在各个领域备受欢迎,但也由于这个原因,使得钛合金的加工一直都是业界的难点所在,尤其是对钛合金的制孔... 详细信息

钛合金起源于上世纪60年代两个超级大国之间的军备竞赛,之后更是促进了材料的兴起与发展。由于钛合金卓越的物理化学属性,使得钛合金在各个领域备受欢迎,但也由于这个原因,使得钛合金的加工一直都是业界的难点所在,尤其是对钛合金的制孔,原先的制孔经验已经跟不上当下对钛合金制孔效率的要求。此时螺旋铣孔技术应运而生,但由于螺旋铣孔的三维仿真研究比较少见,因此本文的工作目的是为了综合提升钛合金螺旋铣孔实验技术,采用了 ABAQUS对钛合金螺旋铣孔进行三维仿真,并结合仿真加工工艺参数对钛合金进行实际加工,研究其加工工艺参数对孔质量的影响。以仿真结合实验为研究方法,首先分析计算了仿真所需要的切削参数,应用Solid Works设计了 YG8合金立铣刀模型。之后,运用三维有限元仿真软件ABAQUS建立了钛合金螺旋铣削的模型,为保证仿真与实际相近,特别的采用边界载荷条件配合solt+cardan连接器的方式完成螺旋铣孔的运动仿真,以切向每齿进给量、主轴转速、螺距、公转转速为切削工艺参数,依靠ABAQUS有限元软件中的Explicit显式求解器经行数据仿真验证,最终获得仿真参数。最后,构建以汉川XK714D数控加工中心为实验平台,综合运用切削力测力仪,数据采集器等为辅助设备对Ti-6Al-4V进行多组正交实验,将监测到的切削力与仿真值进行对比分析,针对加工的颤振问题提出并验证了若干抑制该现象的方式方法。同时,利用六分量测力仪,粗糙度检测仪以及超景深放大镜等对所加工的Ti-6Al-4V孔进行质量分析。通过以上实验得出,钛合金螺旋铣孔的轴向力影响由大到小的顺序分别为:螺距>主轴转速>切向每齿进给量>公转转速;采用不等齿间角的刀具进行加工能够有效抑制加工过程中的颤振现象;螺旋铣孔工艺可以将钛合金的制孔粗糙度稳定在0.4～0.8um的区间内,影响粗糙度的主要工艺参数是螺距;所加工出来的孔径相比理论值均偏小,而切向每齿进给量是影响孔径误差的主要工艺参数。

关键词： Ti-6Al-4V 螺旋铣孔 ABAQUS 切削力颤振

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复合材料反向进给螺旋铣孔工艺研究

复合材料反向进给螺旋铣孔工艺研究

作者：尉言振大连理工大学

学位级别：硕士

碳纤维增强树脂基复合材料(简称复合材料)因具有优越的综合力学性能而广泛应用于航空航天领域。飞机装配中,需要在复合材料构件上加工大量的孔用于螺栓或铆钉连接。由于复合材料具有非均质及层间结合力弱等特点,导致其材料去除机理和金... 详细信息

碳纤维增强树脂基复合材料(简称复合材料)因具有优越的综合力学性能而广泛应用于航空航天领域。飞机装配中,需要在复合材料构件上加工大量的孔用于螺栓或铆钉连接。由于复合材料具有非均质及层间结合力弱等特点,导致其材料去除机理和金属材料不同。采用常规方法进行制孔时,复合材料孔出口处容易受轴向力作用引发分层和撕裂等加工损伤。因此,抑制复合材料孔出口损伤的形成有着重要意义。本文提出一种可以有效抑制复合材料制孔出口损伤的反向进给螺旋铣孔工艺,该工艺包含正向进给制孔和反向进给螺旋铣扩孔。该工艺在不改变设备和工件相对位置的前提下,通过改变刀具切削的进给方向,利用专用刀具的后端切削刃在回程时对材料进行去除。本文围绕该工艺进行了如下研究:针对单独复合材料构件和以复合材料作为出口的金属/复合材料叠层结构件制孔,提出了相应的工艺方案。复合材料制孔出口分层形成的主要原因是加工过程中产生的轴向力大于分层临界力,因此针对不同工艺方案中正向制孔和反向进给螺旋铣扩孔时的分层临界力进行建模,通过对比分析,证明了反向进给螺旋铣相比于传统正向制孔可以降低轴向力并提高分层临界力,从而显著提升孔的加工质量。反向进给螺旋铣孔工艺的实现需要设计特殊形状的专用刀具。相比于平底立铣刀和钻头,专用刀具在螺旋侧刃与颈部的连接处刃磨出后端切削刃。根据加工需求选取合适的刀具几何参数。分析了反向进给扩孔运动学原理,通过刀具和工件之间的运动关系建立了未变形切屑的三维模型,并对其厚度等几何参数进行了简单的计算分析。利用单独复合材料构件和铝合金/复合材料叠层结构件对相应的工艺方案进行可行性验证实验,证明了该工艺可以显著提高复合材料的制孔质量。根据正向螺旋铣扩孔对照实验,证明了反向进给螺旋铣孔对孔的质量改善并非因为轴向力减小,而是因为出口处材料切削状态的改变。通过设计不同工艺参数组合的反向进给扩孔实验,证明了反向进给螺旋铣孔新工艺在采用多种参数组合时均可获得较好的出、入口质量。利用试验研究主轴转速、公转转速、进给速度和径向切深对于孔加工质量的影响规律,主要评价指标包含孔的表面粗糙度、圆度和孔径误差。结果表明,当工艺参数相同时,铝合金孔的表面粗糙度优于复合材料孔,复合材料孔的圆度小于铝合金孔,复合材料孔的直径大于铝合金孔。当材料相同时,同一评价指标随着参数的增大而非单调变化。

关键词：复合材料叠层结构制孔分层出口损伤螺旋铣孔支撑垫板

基于加工仿真的钛合金Ti6Al4V螺旋铣孔专用刀具优化设计

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基于加工仿真的钛合金Ti6Al4V螺旋铣孔专用刀具优化设计

作者：高凯晔浙江大学

学位级别：硕士

随着飞机飞行性能要求的不断提高,航空制造领域一直致力于新型材料的应用,通过降低机体质量以及提高结构强度来提高飞机的综合性能,钛合金等新型材料由于具备密度小、比强度高、耐腐蚀及耐热性能好等种种优越的性能被广泛地应用在飞机... 详细信息

随着飞机飞行性能要求的不断提高,航空制造领域一直致力于新型材料的应用,通过降低机体质量以及提高结构强度来提高飞机的综合性能,钛合金等新型材料由于具备密度小、比强度高、耐腐蚀及耐热性能好等种种优越的性能被广泛地应用在飞机结构部件。然而,因为钛合金存在导热性能差、弹性模量小以及化学活性高等问题,使得切削时散热效果不充分,容易造成切削温度过高,表面产生冷硬现象,而且已加工表面回弹严重,造成刀具磨损加剧,是一种典型的难加工材料。而在飞机装配现场工况下,传统的钻孔加工方式已经难以满足难加工材料的加工要求,针对钻孔工艺存在的种种不足,螺旋铣孔工艺应运而生。螺旋铣孔采用偏心加工的方式,大大改善了散热条件,能显著减小切削力,有利于提高加工质量和刀具寿命,是当前国内外相关领域研究的热点。本文通过切屑分析并利用有限元模型,对适用于螺旋铣孔加工方式的专用刀具优化设计展开了研究。首先,通过研究刀具在螺旋铣孔加工时的运动特征建立了刀具的运动方程并建立了各控制参数与切削用量之间的关系,利用三维建模软件建立了未变形切屑的实体模型,并结合文献、试验对比了不同刀具进行螺旋铣孔加工时切屑的特征,分析了采用传统形式铣刀进行螺旋铣孔加工的弊端并提出专用刀具的优化设计思路。根据螺旋铣孔加工过程的特殊性,进行了钛合金Ti6A14V螺旋铣孔三维切削过程的有限元建模,并利用两组参数试验验证了有限元模型的准确性。利用该有限元模型进行了以轴向切削力为评判指标,刀具V型刃夹角、V型刃倾斜角、刀具前角为因素的正交试验,采用极差分析的方法得到不同刀具几何参数对轴向切削力的影响规律,并得到刀具优化的角度。同时利用该模型对螺旋铣孔切削条件下的流屑特征进行了初步的研究,为刀具冷却孔的开设提供了参考。最后,采用螺旋铣孔试验平台对优化后的刀具进行了螺旋铣孔加工钛合金的刀具寿命试验,试验结果证明,相对于优化前的专用刀具,优化后刀具寿命得到明显提高,且加工性能良好。

关键词：螺旋铣孔钛合金切屑分析专用刀具有限元建模流屑角

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航空难加工材料螺旋铣孔专用刀具研究

航空难加工材料螺旋铣孔专用刀具研究

作者：王亚飞浙江大学

学位级别：硕士

随着飞机装配数字化程度的提高及新型航空难加工材料钛合金和复合材料的广泛应用,传统钻孔加工越来越不能满足加工的需要。螺旋铣孔技术作为一种新型的孔加工技术,相对传统钻孔加工尤其是难加工材料钛合金和复合材料加工体现出诸多优势... 详细信息

随着飞机装配数字化程度的提高及新型航空难加工材料钛合金和复合材料的广泛应用,传统钻孔加工越来越不能满足加工的需要。螺旋铣孔技术作为一种新型的孔加工技术,相对传统钻孔加工尤其是难加工材料钛合金和复合材料加工体现出诸多优势,已在国外航空装配现场成功应用,但国外采取了严格的技术封锁。目前国内螺旋铣孔加工多采用传统立铣刀,而立铣刀在加工中存在许多问题,因此需要独立自主研究适用我国飞机装配的螺旋铣孔专用刀具。首先分析了螺旋铣孔过程中刀具的运动特点,建立了刀具运动轨迹与切削速度的数学描述,并指出传统立铣刀在螺旋铣孔加工中存在的问题。从解决立铣刀存在的问题出发,借鉴群钻对麻花钻的改进,基于自由切削和分屑原理,设计了一种具有分布式多点阵端部切削刃的螺旋铣孔专用刀具。利用轨迹方程模拟专用刀具及立铣刀端部切削刃运动轨迹,对专用刀具的分屑作用进行分析;利用三维建模软件模拟未变形切屑形状,并与立铣刀对比,对专用刀具的切屑形状、侧刃与端刃切削比例进行分析。通过铝合金、钛合金和复合材料螺旋铣孔试验,对专用刀具的分屑及制孔效果、使用寿命进行验证,同时结合钛合金孔出口切屑帽的形成分析了专用刀具端部切削刃设计对出口毛刺的抑制作用。最后从专用刀具几何参数选择出发,结合相关的试验、分析结果和刀具改进过程,对端部切削刃前角选择、偏心距与中心刃选择及端部切削刃多点阵分布进行分析。

关键词：螺旋铣孔分屑分布式多点阵端部切削刃专用刀具立铣刀

CFRP/Ti-6Al-4V叠层结构螺旋铣孔过程工艺优化研究

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CFRP/Ti-6Al-4V叠层结构螺旋铣孔过程工艺优化研究

作者：陆翠天津大学

学位级别：硕士

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... 详细信息

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。

关键词：螺旋铣孔 CFRP/Ti-6Al-4V 叠层结构切削参数

混联构型机器人钛合金/CFRP叠层构件螺旋铣孔质量优化研究

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混联构型机器人钛合金/CFRP叠层构件螺旋铣孔质量优化研究

作者：温时梅天津大学

学位级别：硕士

由于钛合金和碳纤维增强复合材料(Carbon Fiber Reinforced Polymers,简称CFRP)优异的材料性能,使其在航空领域得到广泛应用。但是,因为钛合金热导率低、弹性模量低和CFRP各向异性等材料特性,其制孔质量难以保证,成为航空制造领域的一... 详细信息

由于钛合金和碳纤维增强复合材料(Carbon Fiber Reinforced Polymers,简称CFRP)优异的材料性能,使其在航空领域得到广泛应用。但是,因为钛合金热导率低、弹性模量低和CFRP各向异性等材料特性,其制孔质量难以保证,成为航空制造领域的一大难点。基于混联构型机器人螺旋铣孔技术正在成为针对钛合金和CFRP等难加工材料的理想制孔技术。目前,混联机器人钛合金/CFRP叠层构件螺旋铣孔质量的研究处于探索阶段。本文基于TriMule混联机器人,开展钛合金/CFRP叠层构件螺旋铣孔质量研究,主要研究内容包括以下几个方面:通过对螺旋铣孔过程进行运动分析和瞬时切屑厚度分析,建立了螺旋铣孔切削力理论模型,提出螺旋铣孔过程侧刃和底刃的切削力系数识别方法,通过铣槽实验和平均切削力的线性回归方法对侧刃切削力系数进行识别,通过螺旋铣孔实验对底刃切削力系数进行识别,最后通过实验进一步验证了该切削力模型的正确性。运用SAMCEF仿真软件计算了TriMule混联机器人在工作空间内刚度分布,优选出刚度较高工作空间作为主要研究对象,分析了机器人结构在该工作空间内铣孔过程中的变形规律。采用正交实验法对混联机器人叠层构件螺旋铣孔加工工艺参数进行优化,利用优化后参数进行机器人叠层构件螺旋铣孔实验,通过分析工件孔径变化验证了以上预测得到的机器人变形规律的正确性。通过改变刀具几何结构的方法建立了混联机器人螺旋铣孔质量优化策略,开展螺旋铣孔两道工序实验优选出螺旋铣孔阶梯型刀具第一部分切削刃直径。利用改进后刀具进行了螺旋铣孔实验,从试验数据可知,通过刀具结构的改进,可以优化加工孔的几何精度和表面质量。本文对混联机器人叠层构件螺旋铣孔质量开展了研究,取得了阶段性研究成果,为混联机器人在航空制造业中的应用提供理论依据。

关键词：混联机器人叠层构件螺旋铣孔切削力建模质量优化

飞机装配过程小直径螺旋铣孔刀具研制及切削性能研究

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飞机装配过程小直径螺旋铣孔刀具研制及切削性能研究

作者：田利成天津大学

学位级别：硕士

在钛合金/碳纤维复合材料叠层构件小直径孔的加工过程中,排屑空间小、散热条件差、刀具长径比大,造成制孔质量难以控制,严重影响了飞机装配质量。因此,有必要对叠层构件材料小直径制孔刀具及其工艺进行研究。本文围绕叠层构件小直径螺... 详细信息

在钛合金/碳纤维复合材料叠层构件小直径孔的加工过程中,排屑空间小、散热条件差、刀具长径比大,造成制孔质量难以控制,严重影响了飞机装配质量。因此,有必要对叠层构件材料小直径制孔刀具及其工艺进行研究。本文围绕叠层构件小直径螺旋铣孔技术,设计了专用刀具,并进行了工艺优化及其切削性能研究,主要包括以下几个方面:基于螺旋铣孔切削原理,结合小直径铣刀的设计原则,运用CREO三维软件和ABAQUS有限元软件,建立了螺旋铣孔刀具三维参数化模型,同时兼顾钛合金及复合材料的切削加工特性,优化出最佳刀具几何结构,并确定了合适的刀具基体及涂层材料,完成了面向飞机装配过程小直径刀具的研制。基于研制出的刀具,运用正交试验方法,以降低切削力、提高切削效率为目标,优化出小直径螺旋铣孔刀具的最佳工艺参数,在此基础上,分析了该刀具切削力、加工质量、制孔精度等切削性能随刀具磨损的变化规律。最后,通过研究该刀具受力挠曲变形规律,结合刀具挠曲变形与其所受切削力的耦合关系,建立了螺旋铣孔切削力的柔性预测模型;并通过镜像对称原理,采用迭代算法建立了误差补偿模型,试验结果表明,该误差补偿模型可有效提高制孔精度。本文通过小直径螺旋铣孔刀具的研制,切削参数优化及孔径的误差补偿等研究,为飞机装配过程小直径孔的加工提供技术支持与理论参考。

关键词：螺旋铣孔钛合金/CFRP 小直径刀具误差补偿