碳纖維復合材料超聲振動輔助制孔數值模擬及實驗研究.pdf

1、近幾十年來，碳纖維增強復合材料被廣泛運用于航空航天、國防科技、汽車產業(yè)及健身醫(yī)療等領域，其中在航空航天領域所運用到的碳纖維復合材料對材料本身的質量有著極高的要求，在加工制造方面也有著極高的加工精度。傳統的加工制造難以滿足其要求。超聲輔助加工是一種新型的特種加工方法，在加工過程中有著降低切削力、切削熱，提高表面加工質量的諸多優(yōu)勢，適用于碳纖維復合材料的切削加工。本文評述了提高孔的加工質量的必要性，超聲振動鉆削技術的概念、基本原理及其特點，

2、介紹了國內外的研究現狀，指出該項技術存在的問題，并對其今后的研究方向作了展望。
　　本文以超聲振動鉆削工藝系統為研究對象，采用理論指導、有限元仿真模擬建模、可行性驗證、實例應用與綜合評估相結合的方法，分析超聲振動輔助切削碳纖維復合材料過程中切削力的變化規(guī)律，分析碳纖維復合材料制孔過程中材料去除過程，建立超聲振動輔助鉆削碳纖維復合材料有限元仿真模型，基于碳纖維復合材料微觀結構（纖維、基體）的演變，對切削過程中加工參數與加工孔質量之間

3、的關系進行了研究；搭建碳纖維復合材料超聲振動輔助鉆削實驗平臺，分析碳纖維復合材料超聲振動鉆孔加工中各切削參數對孔出口質量的影響規(guī)律。通過有無超聲輔助鉆削對比實驗及仿真得出的結論如下：
　　1)在相同切削參數下，超聲振動輔助鉆削比普通鉆削產生的切削力普遍要小，其孔的加工質量普遍要好；
　　2)在相同的切削參數下，超聲振動輔助鉆削切削力隨著超聲振動幅值的增大先增大后減小，基體開裂損傷演化的區(qū)域范圍先變大后減小，孔的出口表面質量先