鋁-鈦疊層結(jié)構(gòu)鉆鉸锪一體化制孔刀具開發(fā)與工藝參數(shù)優(yōu)化.pdf

1、隨著航空工業(yè)的不斷發(fā)展，優(yōu)異性能的新型飛機(jī)需求量不斷增加，飛機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、材料性能、制造工藝和加工工具都需要不斷的研究和創(chuàng)新。鋁合金和鈦合金等材料的物理、力學(xué)性能優(yōu)越，因此這兩種材料被廣泛的應(yīng)用于航空裝配制造領(lǐng)域。然而，為滿足輕量化和結(jié)構(gòu)性能的兩種要求，單一組分的傳統(tǒng)材料不能滿足工程要求。國內(nèi)外采用將兩種材料不同性質(zhì)的材料的疊加在一起形成的疊層結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)能夠同時(shí)擁有兩種材料的比強(qiáng)度、比剛度高，耐疲勞性能好，具有較強(qiáng)的設(shè)計(jì)性等優(yōu)點(diǎn)，這能

2、大大的降低航空飛行器結(jié)構(gòu)的重量。疊層結(jié)構(gòu)在飛機(jī)結(jié)構(gòu)件中得到廣泛應(yīng)用，例如機(jī)翼、蒙皮和機(jī)身隔板等。但是，兩種材料屬性差異較大的材料構(gòu)成的疊層結(jié)構(gòu)給加工制造帶來了極大的挑戰(zhàn)。為避免分層制孔后再次裝配帶來的效率低、精度難以保證的問題，工程中多采用鋁/鈦疊層結(jié)構(gòu)一次性制孔。傳統(tǒng)的手工制孔加工制孔精度難以保證、制孔效率低，雖然機(jī)器人制孔在迅速的推廣和應(yīng)用，依然存在部分問題嚴(yán)重影響著制孔效率和成本的控制，比如:制孔過程需要不斷更換鉆鉸锪制孔刀具，制

3、孔過程中斷屑困難，制孔中的毛刺控制困難，制孔中的刀具壽命短等關(guān)鍵難題。
　　本文首先針對(duì)鋁/鈦疊層結(jié)構(gòu)的鉆鉸锪制孔加工的機(jī)理進(jìn)行研究，基于鉆削單層材料和疊層結(jié)構(gòu)的單因素試驗(yàn)，從鉆鉸锪切削機(jī)理、切屑成形機(jī)理、毛刺成形機(jī)理以及制孔過程中的動(dòng)力學(xué)特性四個(gè)角度對(duì)疊層結(jié)構(gòu)制孔加工機(jī)理進(jìn)行了闡釋。在對(duì)切屑形貌、毛刺種類進(jìn)行劃分的基礎(chǔ)上，揭示了制孔工藝參數(shù)與切屑形貌、毛刺高度以及動(dòng)力學(xué)特性之間的影響規(guī)律。
　　基于不同結(jié)構(gòu)刀具的制孔試驗(yàn)研

4、究刀具結(jié)構(gòu)對(duì)制孔過程中的切屑形貌、毛刺高度、制孔切削力和制孔精度的影響規(guī)律，提出鉆鉸锪加工過程中刀具角度和刀具材料的選擇原理，為鉆鉸锪一體化刀具的結(jié)構(gòu)、角度設(shè)計(jì)和材料選擇提供依據(jù)。試驗(yàn)研究了所設(shè)計(jì)的鉆鉸锪一體化刀具為鋁/鈦疊層結(jié)構(gòu)制孔過程中的各個(gè)參量的制孔特征，并以此對(duì)刀具進(jìn)行評(píng)價(jià)。
　　為保證刀具的穩(wěn)定可靠，本文在研究傳統(tǒng)制孔刀具的主要破損形式的基礎(chǔ)上，從制孔軸向力和制孔精度的角度對(duì)一體化刀具的壽命進(jìn)行評(píng)價(jià)，并研究了該刀具加工2