碳纖維復(fù)合材料的鉆孔工藝仿真和實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、近年來(lái)在國(guó)家政策的強(qiáng)力支持和國(guó)內(nèi)碳纖維復(fù)合材料規(guī)?；l(fā)展的推動(dòng)下，我國(guó)碳纖維復(fù)合材料鉆削技術(shù)發(fā)展迅速，隨之而來(lái)的是市場(chǎng)對(duì)碳纖維復(fù)合材料的加工質(zhì)量也提出了更高的要求。但是現(xiàn)在國(guó)內(nèi)碳纖維復(fù)合材料鉆削技術(shù)還不是特別成熟，因此可能會(huì)造成很大的資源浪費(fèi)和經(jīng)濟(jì)損失。所以，結(jié)合計(jì)算機(jī)對(duì)碳纖維復(fù)合材料的鉆削過(guò)程進(jìn)行仿真，優(yōu)化傳統(tǒng)的鉆削工藝勢(shì)在必行。本文以三維雙軸向經(jīng)編針織碳纖維復(fù)合材料鉆削加工過(guò)程為研究對(duì)象，建立其細(xì)觀鉆削模型，通過(guò)有限元分析軟件Aba

2、qus對(duì)主軸轉(zhuǎn)速、進(jìn)給速度等參數(shù)與Z向鉆削力之間的關(guān)系進(jìn)行分析，初步實(shí)現(xiàn)三維雙軸向經(jīng)編針織碳纖維復(fù)合材料鉆削加工過(guò)程的有限元仿真，并且進(jìn)行了金剛石涂層硬質(zhì)合金鉆頭和 PCD鉆頭兩種不同特性的鉆頭的中低速鉆削實(shí)驗(yàn)，對(duì)兩種鉆頭的Z向鉆削力和其制孔質(zhì)量進(jìn)行了對(duì)比分析。
　　本文的主要研究?jī)?nèi)容如下：
　?。?）研究單向碳纖維復(fù)合材料的失效模型，分析切削過(guò)程中切削變形和切屑形成問(wèn)題，并在分析了切屑的形成與纖維方向角關(guān)系后推導(dǎo)了切削力的

3、理論公式。以標(biāo)準(zhǔn)麻花鉆為對(duì)象，研究得到鉆削加工過(guò)程中對(duì)碳纖維復(fù)合材料起主要破壞作用的是垂直于碳纖維復(fù)合材料表面的Z向鉆削力的結(jié)論。
　　（2）對(duì)三維雙軸向經(jīng)編針織碳纖維復(fù)合材料進(jìn)行了模型簡(jiǎn)化，在此基礎(chǔ)上建立了其鉆削加工的細(xì)觀模型，然后利用Abaqus有限元分析軟件模擬了PCD鉆頭在主軸轉(zhuǎn)速500rpm和進(jìn)給速度110mm/min時(shí)的鉆削過(guò)程，得到鉆削加工過(guò)程中Z向鉆削力。
　?。?）對(duì)三維雙軸向經(jīng)編針織碳纖維復(fù)合材料進(jìn)行了中

4、低速鉆削實(shí)驗(yàn)，建立了金剛石涂層硬質(zhì)合金鉆頭和 PCD鉆頭在不同工藝參數(shù)下的Z向鉆削力回歸模型，并對(duì)其進(jìn)行了驗(yàn)證，結(jié)果兩種鉆頭所建模型的平均誤差都比較小，證明了模型的可靠性。并將實(shí)驗(yàn)結(jié)果與相同工藝參數(shù)下的仿真結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比分析。
　?。?）分析了碳纖維復(fù)合材料進(jìn)行鉆削時(shí)出現(xiàn)的主要問(wèn)題，對(duì)實(shí)驗(yàn)完成后的三維雙軸向經(jīng)編針織碳纖維復(fù)合材料進(jìn)行了出入口加工缺陷分析、出入口形貌對(duì)比分析以及圓度分析。在實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)比分析的基礎(chǔ)上為了獲得更好的制孔質(zhì)