復(fù)合材料筒形件數(shù)控加工原理樣機(jī)與工藝研究.pdf

1、碳纖維復(fù)合材料(CFRP)因其比強(qiáng)度高、比剛度高等優(yōu)越的機(jī)械性能，被廣泛應(yīng)用于航空航天領(lǐng)域、國防領(lǐng)域及交通運輸領(lǐng)域。但由于其力學(xué)性能呈各向異性，故在制孔過程中極易產(chǎn)生毛刺、撕裂、分層等缺陷，且碳纖維復(fù)合材料無法修復(fù)或修補(bǔ)，一旦發(fā)生二次加工質(zhì)量不合格，會造成重大經(jīng)濟(jì)損失。
　　 在諸如火箭、飛船等航天器中有一類用碳纖維復(fù)合材料制成的大尺寸薄壁筒形構(gòu)件(以下簡稱筒形件)，其中有大量鉚接和螺接孔、窗口等需要在成型后進(jìn)行機(jī)械加工，這些特

2、征的加工質(zhì)量直接影響到航天器的裝配精度和使用性能。對于此類筒形件，目前國內(nèi)多以“手工加工”為主，其加工效率低下，嚴(yán)重制約了產(chǎn)品的研制進(jìn)度和量產(chǎn)能力。利用電鍍超硬磨料刀具加工復(fù)合材料的“以磨代鉆”工藝的提出，極大地提高了復(fù)合材料的加工質(zhì)量和加工效率。但該工藝要求主軸具有高的轉(zhuǎn)速(5000～15000 r/min)，目前國內(nèi)尚無針對筒形件使用該工藝進(jìn)行加工的專用數(shù)控設(shè)備。
　　 本文針對目前復(fù)合材料筒形件采用傳統(tǒng)手工加工造成精度低、

3、效率低的問題，通過分析筒形件的結(jié)構(gòu)特點及加工要求，研究對比現(xiàn)有機(jī)床的結(jié)構(gòu)布局，提出了“定懸臂可移動立式回轉(zhuǎn)工作臺”筒形件專用原理樣機(jī)的總體布局方案，該方案應(yīng)用定懸臂結(jié)構(gòu)解決了傳統(tǒng)懸臂梁由于移動引起的精度不易控制的問題。在此基礎(chǔ)上進(jìn)行了原理樣機(jī)底座、立柱和懸臂梁等關(guān)鍵部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計。應(yīng)用ANSYS對原理樣機(jī)的底座、立柱和懸臂梁進(jìn)行了結(jié)構(gòu)靜力學(xué)分析和模態(tài)分析，結(jié)果表明原理樣機(jī)的變形小，剛度完全滿足設(shè)計要求，抗干擾能力強(qiáng)。應(yīng)用UG軟件建立了筒