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层叠铝合金钻削层间毛刺试验研究

组合机床与自动化加工技术 2012年第12期 109-112页

作者：徐晓霞胡永祥姚振强上海航天设备制造总厂上海200245 上海交通大学机械与动力工程学院上海200240

在飞机、火箭和卫星等航空航天件部件装配制造过程中,层间毛刺严重影响了装配质量及装配效率。利用田口正交试验方法,通过对铝合金2024-T3和7075-T6组成的叠层材料进行干式钻削试验。在工件不发生塑性扰曲变形的前提下,分析了叠层顺序... 详细信息

在飞机、火箭和卫星等航空航天件部件装配制造过程中,层间毛刺严重影响了装配质量及装配效率。利用田口正交试验方法,通过对铝合金2024-T3和7075-T6组成的叠层材料进行干式钻削试验。在工件不发生塑性扰曲变形的前提下,分析了叠层顺序、预加载压紧力、进给量和钻速对层间毛刺的影响。试验表明,叠层顺序、钻削参数对层间毛刺的影响显著,预加载压紧力的施加可以有效的抑制层间毛刺的产生和大小。

关键词：钻削层间毛刺轴向压紧力

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预压紧力下叠层铝合金钻孔层间毛刺试验研究

组合机床与自动化加工技术 2014年第2期 110-113页

作者：李源胡永祥姚振强上海交通大学机械与动力工程学院上海200240

航空航天部件制造和装配中,叠层材料得到了广泛的使用。叠层材料通常使用钻削方式进行制孔。钻孔过程中产生的层间毛刺严重影响装配的质量,去除层间毛刺消耗额外的时间和成本。在可控环形预压紧力的作用下,对7075-T6和2024-T3铝合金薄... 详细信息

航空航天部件制造和装配中,叠层材料得到了广泛的使用。叠层材料通常使用钻削方式进行制孔。钻孔过程中产生的层间毛刺严重影响装配的质量,去除层间毛刺消耗额外的时间和成本。在可控环形预压紧力的作用下,对7075-T6和2024-T3铝合金薄板组成的叠层材料进行干式钻削试验。利用共聚焦显微镜测量了在不同压紧力大小条件下层间毛刺的尺寸参数。试验表明,通过施加预压紧力能够显著抑制层间毛刺的高度。随着压紧力的不断增大,预压紧力对层间毛刺高度的进一步抑制效果减弱。同时发现,预压紧力对毛刺厚度和毛刺根厚度的影响并不十分显著。最后根据最大允许毛刺高度选择可采用的压紧力大小区间。

关键词：钻削叠层预压紧力层间毛刺

基于不同压紧条件下叠层材料制孔层间毛刺的试验研究

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机械制造 2016年第1期54卷 51-53页

作者：王豪孙鑫胡坚洪都航空工业集团有限公司南昌330024 南京航空航天大学机电学院南京210016

分析了叠层间毛刺的形成机理,设计了不同的压紧方式对叠层材料的制孔试验,探讨了压紧方式对于层间毛刺特征的影响。研究发现,双侧压紧制孔的层间毛刺高度明显小于单侧压紧制孔毛刺高度,原因在于双侧压紧制孔时压紧力抑制叠层间毛刺形成... 详细信息

分析了叠层间毛刺的形成机理,设计了不同的压紧方式对叠层材料的制孔试验,探讨了压紧方式对于层间毛刺特征的影响。研究发现,双侧压紧制孔的层间毛刺高度明显小于单侧压紧制孔毛刺高度,原因在于双侧压紧制孔时压紧力抑制叠层间毛刺形成的作用方式主要是抑制流动力作用下的额外间隙,而单侧压紧中压紧力抑制叠层间毛刺形成的作用方式包括抑制轴向力造成的初始间隙和流动力造成的额外间隙。

关键词：叠层材料压紧制孔层间毛刺铝合金

基于有限元法的叠层薄壁工件自动化制孔压紧力预测

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中南大学学报（自然科学版） 2018年第2期49卷 339-344页

作者：刘雪锋朱伟东杨国荣党晓娟浙江大学机械工程学院浙江杭州310027 西安飞机工业(集团)有限责任公司陕西西安710089

针对实验法选择合适压紧力时间周期长、成本高的问题,分析叠层薄壁工件层间毛刺的产生原理,利用简化的梁模型研究压紧力对层间间隙的影响。根据层间毛刺和层间间隙的关系,融合有限元仿真和函数拟合,提出基于有限元的压紧力理论预测方法... 详细信息

针对实验法选择合适压紧力时间周期长、成本高的问题,分析叠层薄壁工件层间毛刺的产生原理,利用简化的梁模型研究压紧力对层间间隙的影响。根据层间毛刺和层间间隙的关系,融合有限元仿真和函数拟合,提出基于有限元的压紧力理论预测方法,以实现制孔压紧力的快速准确预测。采用理论预测的压紧力进行2024叠层铝板制孔实验。研究结果表明:构建的层间毛刺高度模型预测误差在10%以内,实验孔的层间毛刺高度小于0.1 mm,达到"无毛刺"的制孔要求,为自动化制孔压紧力的选择提供了理论参考。

关键词：自动化制孔压紧力有限元层间毛刺层间间隙

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飞机壁板叠层材料精密制孔工艺研究

飞机壁板叠层材料精密制孔工艺研究

作者：刘姿南京航空航天大学

学位级别：硕士

为满足飞机轻量化及结构性能的双重需求,复合材料与金属材料(铝合金和钛合金)构成的叠层件在飞机机翼及尾翼等组件中得到广泛应用。构件中连接孔的质量与连接强度、刚度和安全性直接关联。本文密切结合飞机自动化装配技术的发展需求,以... 详细信息

为满足飞机轻量化及结构性能的双重需求,复合材料与金属材料(铝合金和钛合金)构成的叠层件在飞机机翼及尾翼等组件中得到广泛应用。构件中连接孔的质量与连接强度、刚度和安全性直接关联。本文密切结合飞机自动化装配技术的发展需求,以突破航空叠层材料的自动化制孔技术瓶颈为目标,重点以叠层材料制孔中存在的缺陷及形成机理为切入点,以碳纤维复合材料/铝合金、铝合金/铝合金叠层构件为研究对象,通过理论建模和实验验证相结合的方法,揭示制孔质量及层间毛刺高度与切削力的内在联系。具体研究内容如下:(1)通过对复合材料分层形成机理的研究,得出复合材料分层的根本原因,即轴向力对未切削材料的推挤作用超过了复合材料的层间剪切强度。利用分层临界轴向力的概念,分析不同的叠层顺序对轴向力变化的影响,建立了不同的轴向力分配模型,得到基于分层的临界轴向力模型,并通过实验验证了模型的正确性。根据切削用量建立轴向力拟合公式,使其小于临界轴向力值,为工艺参数的选择提供理论依据。(2)针对金属叠层的层间毛刺问题进行机理的研究,利用薄板理论及叠加原理建立了层间间隙模型,并验证层间间隙与层间毛刺高度的关联性。总结了板件尺寸、制孔位置、工艺参数、压紧力大小对层间间隙的影响关系,在此基础上运用压力脚辅助压紧装置对层间毛刺进行抑制,并根据不同的工况给出合理的压紧力推荐值。(3)对CFRP/Al叠层制孔中的关键技术指标如孔径、圆度、孔壁粗糙度、出口毛刺、轴向力进行了定性或定量分析,通过实验探讨了刀具结构、工艺参数对制孔精度和制孔质量的影响规律,并通过工艺参数及路径的优化,使钻孔质量和效率都得到了较大提高。最后分析了金刚石涂层刀具的钻头磨损形貌和磨损机理及对切削过程的影响,对刀具寿命进行合理的预测。本文对自动化精密制孔工艺中的关键问题进行了分析,并提出了相应的改进策略。其研究成果将为我国制孔理论体系的完善提供有益补充,具有显著的科学意义和工程应用价值。

关键词：飞机装配叠层材料复合材料分层临界轴向力层间毛刺制孔质量工艺优化策略

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机器人制孔压紧力研究

机器人制孔压紧力研究

作者：刘雪锋浙江大学

学位级别：硕士

飞机数字化装配是飞机制造的重要环节,飞机构件连接孔的质量对装配精度和装配质量起着重要作用。随着飞机寿命、气动效率等性能指标的提升,传统的手工制孔,制孔精度和制孔效率已经不能满足飞机装配的要求。机器人制孔技术凭借着高精度... 详细信息

飞机数字化装配是飞机制造的重要环节,飞机构件连接孔的质量对装配精度和装配质量起着重要作用。随着飞机寿命、气动效率等性能指标的提升,传统的手工制孔,制孔精度和制孔效率已经不能满足飞机装配的要求。机器人制孔技术凭借着高精度和高效率,逐步取代手工制孔,成为飞机制孔的重要方式。机器人末端执行器刚度较弱,制孔时易发生变形,产生振动。一般在末端执行器上集成压脚装置,提高刚度性能,抑制振动。根据制孔系统的结构特点,建立机器人制孔姿态下的刚度模型。分析压脚装置的气动关系,根据气体方程,建立机器人位移和气缸压强的关系。将工件等效成刚体,将机器人简化成质量-弹簧-阻尼模型,推导机器人制孔系统的传递函数和动刚度表达式。通过锤击法测量机器人制孔系统的固有频率和阻尼比,计算系统的传递函数,仿真不同压紧力下的动态响应曲线。压紧力可以有效的增大机器人制孔系统的动刚度,提升系统的刚度和阻尼性能。机器人制孔系统加工叠层工件时,为抑制层间毛刺的生长,压脚装置施加压紧力,抑制层间间隙。分析叠层工件层间毛刺的产生原理,建立层间毛刺高度和层间间隙的关系。将叠层工件简化成固支梁模型,分析压紧力对层间间隙的影响。考虑工件厚度和压紧力因素,设计响应面实验,通过有限元数值仿真获取层间间隙,构建响应面模型。结合工件厚度和无毛刺的要求,精确预测压紧力。实验表明,随着压紧力的增大,层间毛刺逐渐减小。采用预测的压紧力,层间毛刺高度均低于0.1mm,满足无毛刺的制孔要求。基于有限元的压紧力预测方法,实现了压紧力的快速准确预测,为机器人制孔压紧力的选择提供了理论依据。

关键词：机器人制孔压紧力刚度有限元层间毛刺