低频振动刀具结构对CFRP/TC4叠层结构制孔质量影响

合适的刀具几何形状对于提升CFRP/TC4叠层结构低频振动加工孔质量尤为关键,本文研究并分析了双刃麻花钻、三刃麻花钻、二级阶梯钻和平底钻四类刀具在低频振动钻孔中对CFRP/TC4叠层结构制孔过程和孔加工质量的影响。相关实验结果表明:在切削过程中,阶梯钻展现出的切屑形态具有显著的两段式特征,即切屑宽度从细到粗变化,形状则由扇形过渡到锥形,且阶梯钻产生的切屑相对较小,有利于排屑时带走热量;麻花钻所形成的切屑展现出扇形单元状的规则形态,其边缘保持完整,该切屑特性不仅使排出过程更为顺畅,还能有效即时带走加工过程中产生的热量,从而减少切屑在排出时对孔壁造成二次损伤的风险;使用麻花钻和阶梯钻时的最高加工温度分别为117℃和105℃,阶梯钻结构设计显著降低了加工时的切削阻力和摩擦,有助于降低钻削温度;由于阶梯钻采用钻—扩—铰一体化设计,使用阶梯钻加工钛合金材料孔时在入口和出口直径上表现出更高的一致性,孔径误差相对较小,更接近刀具的名义直径。

模具-复合材料相互作用的复合材料固化变形仿真方法研究

针对L形复合材料结构固化变形所引起的装配问题,建立了考虑模具-复合材料相互作用的复合材料固化变形仿真模型。首先,利用设置摩擦系数与最大剪切应力的方法,表征成型阶段模具对复合材料结构的剪切滑移效应。其次,考虑复合材料各向异性、材料热胀冷缩效应以及基体化学收缩效应对结构本身固化变形的影响。最后,利用固化硬化瞬时线弹性本构模型,在有效提升计算效率的前提下实现固化变形仿真计算。在此基础上,通过设计不同厚度、不同铺层顺序的L形结构件固化变形实验,验证仿真模型的有效性。实验和仿真分析结果比对最大误差为-20.8%,平均误差为-7.35%。结果表明:对于铝制模具制备的L形结构件,模具与复合材料相互作用会加剧结构的固化变形情况,并且结构刚度对这种变形有重要影响作用。