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纸基蜂窝芯零件高速铣削加工固持系统

刘刚  
【摘要】:目前,纸基蜂窝芯零件的成型方法主要是采用高速铣削加工,在高速铣削加工过程中所采用的固持方法都不同程度的使用了粘结材料。实践证明,现有固持方法的固持稳定性和可靠性较差,在高速铣削成型过程中无法达到可靠固持纸基蜂窝芯材料的目的。在我国某型号飞机的研制过程中,纸基蜂窝芯零件的产品合格率很低,严格的讲没有一件产品达到了设计要求。有不少“问题零件”进入了下一工序或装配,潜在的质量隐患不容忽视。本文针对目前纸基蜂窝芯零件在高速铣削加工过程中所采用固持方法的不足之处,提出了一种全新的基于磁场和摩擦学原理的纸基蜂窝芯零件固持方法。这种固持方法不仅可以可靠固持被加工的纸基蜂窝芯材料,而且由于不再采用任何粘接材料,是一种绿色的,完全对人体和环境无害的加工制造方法,同时还可以大大降低加工成本。本文采用有限元分析和试验测定的方法论证了这种固持方法的可行性,并且在此基础上对固持系统进行了结构设计和加工制造,最后利用自制的固持系统进行了实际的铣削试验,得到了满意的加工结果。 本文在第一章首先阐述了复合材料的基本概念、发展历程及其应用,分析了目前纸基蜂窝芯材料在高速铣削过程中所采用固持方法的不足之处,提出了一种基于磁场和摩擦学原理的纸基蜂窝芯零件固持新方法,最后给出了本论文的主要研究内容和章节安排。 第二章首先详细阐述了磁场和摩擦学原理中摩擦力产生的机理,研究了摩擦系数、铁粉填充高度和外加磁场的磁感应强度对摩擦力的影响。在保证铁粉粉尘发散量满足环保要求的前提条件下,按照摩擦力最大的原则确定了填充铁粉颗粒度的大小;然后利用理论估算和试验测定的方法确定了纸基蜂窝芯材料在高速铣削过程中的受力情况。 第三章研究了将不连续的蜂窝芯材料转化为连续实体的等效力学参数计算方法,根据这些关系式确定了方向舵蜂窝芯零件的等效力学参数;在此基础上研究了在铣削条件不变的情况下,纸基蜂窝芯材料高度与Z向变形的关系;本章最后提出了一种基于正六边形区域划分的固持点位置确定方法,并且利用这种方法确定了方向舵纸基蜂窝芯零件固持点的位置。 第四章利用有限元的方法定性研究了磁极间距、磁极高度、磁极厚度和磁极长度等结构参数对磁场分布的影响,根据结构参数的分析结果设计制造了单元电磁装置,并且对所加工的单元电磁装置进行了磁性能测试。本章的最后研究了外加磁场对铣削刀具的影响。 浙江大李博士李位论义 第五章分别对电磁专用固持平台、电磁通用平台和永磁通用平台进行了结构设 计,对电磁通用平台和永磁通用平台进行了加工制造,并且利用自制的固持平台进 行了实际的铣削试验,得到了满足设计要求的合格零件。 第六章对全文工作进行了概括总结,并对有待进一步研究的内容进行了展望。 关键词:蜂窝芯;复合材料;磁场;摩擦;高速铣削;固持;铣削力 本论文研究得到了国防军工项目的资助


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