碳纤维增强复合材料小孔钻削工艺的实验研究

【摘要】：碳纤维复合材料是由碳纤维与树脂、金属、陶瓷等基体材料复合制成的结构材料。作为一类新兴的非金属材料,碳纤维复合材料可广泛应用于航空、航天等军事领域,具有广阔的应用前景。此外,碳纤维复合材料在民用领域的应用也随着与其相关的制造及使用技术的不断发展而获得了极大推广,特别是在建筑用材、机械结构、电子产品、医疗与化工等方面,近几年来正逐步取代传统的金属材料成为结构用材的优先之选。本论文通过分析碳纤维复合材料钻削技术的发展状况,具体针对CFRP复合材料钻制小孔时的钻削性能进行研究分析。本文首先使用麻花钻对CFRP复合材料钻制直径1.5mm的小孔,通过对比实验的方法,设置有无背衬的对比实验组探究了剥离层对复合材料钻削性能的影响。其次通过正交实验的方法,使用不同的刀具与钻削工艺参数,并利用MINITAB软件进行多要素对刀具寿命、轴向力、孔径等实验结果影响的分析,研究刀具几何参数与工艺参数对复合材料钻削性能的影响,找出对各方面主要的影响因素。最后通过针对热压罐形式、预浸形式、进给速度与钻头类型四种因素设计全因子的实验,探究了纤维取向与加工参数对刀具寿命、轴向力、扭矩等性能的影响。本文根据以上关于切削速度、进给速度、刀具类型、刀具几何尺寸、预浸料形式等因素对小孔钻削性能的影响分析,为CFRP复合材料小孔钻削提供优选操作条件。