C/E复合材料制孔缺陷分析与评价方法研究

论文摘要

碳/树脂(C/E)复合材料作为一种先进的复合材料,具有比模量高、比刚度大、耐腐蚀、轻质等一系列优点,广泛应用于航空航天领域、汽车工业及体育用品中。然而,纤维的高硬度,复合结构形成的各向异性、不均匀性、层间结合强度低等特点,使之成为典型的难加工材料。在C/E复合材料制孔加工过程中容易产生特有的毛刺、撕裂、分层等缺陷。这些缺陷不但影响到孔的装配质量,而且会降低构件的强度和刚度,影响结构的完整性。因此对加工缺陷的准确评价显得极为重要,到目前为止还没有一种能够全面表征C/E复合材料加工缺陷的方法,寻找适用于C/E复合材料加工缺陷评价的方法,是亟待解决的问题。本论文针对目前C/E复合材料制孔加工中产生的缺陷问题,提出一种适用于评价C/E复合材料制孔加工缺陷的方法,对加工质量进行较有效的表征。主要进行了以下几方面的工作：(1)对制孔出口形貌特征进行大量观察和深入分析,比较加工缺陷的形成位置对加工缺陷进行分类,并对影响加工缺陷因素进行分析。(2)基于统计分析的方法,建立了考虑出口毛刺、撕裂、分层加工缺陷在内的综合评价加工缺陷的方法。(3)对于评价方法中体现各种加工缺陷对整体质量影响程度的加权系数,采用涂层刀具的磨损试验对其进行确定。(4)比较采用不同评价方法获得的结果,并以超声波检测结果作为判断各评价方法准确程度的依据,结果表明本文提出的评价方法综合考虑多种加工缺陷,评价的结果误差小,更全面、有效。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 1 绪论
• 1.1 碳纤维复合材料的发展与应用
• 1.2 碳纤维复合材料的加工现状
• 1.3 碳纤维复合材料钻削加工缺陷及评价方法
• 1.3.1 钻削制孔产生的缺陷
• 1.3.2 加工缺陷评价方法
• 1.4 本文研究的意义
• 1.4.1 选题意义
• 1.4.2 论文的主要工作
• 2 C/E复合材料钻削加工缺陷
• 2.1 钻削加工缺陷的分类及产生原因
• 2.1.1 钻削加工缺陷的分类
• 2.1.2 钻削加工缺陷形成的原因
• 2.2 影响钻削加工缺陷的因素
• 2.2.1 加工参数对制孔质量的影响
• 2.2.2 刀具类型对制孔质量的影响
• 2.2.3 材料形式对制孔质量的影响
• 2.3 应用于复合材料缺陷的检测方法
• 3 C/E复合材料加工缺陷的评价方法
• 3.1 统计分析原理
• 3.2 现有的质量评价方法
• 3.3 基于统计分析加工缺陷评价方法的提出
• 4 钻削加工缺陷评价方法中系数的确定
• 4.1 刀具磨损试验方案
• 4.1.1 钻削加工系统
• 4.1.2 钻削加工检测设备
• 4.1.3 试验条件
• 4.2 试验结果
• 4.3 公式中系数的确定
• 5 钻削加工缺陷评价方法有效性的验证
• 5.1 各评价方法下刀具磨损试验缺陷因子的分析
• 5.2 各评价方法的评价结果比较
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况
• 致谢