刀具磨损对CFRP/Ti叠层制孔精度影响的试验研究

为研究刀具磨损对CFRP和钛合金叠层制孔精度的影响,采用不同的加工方式至刀具磨钝,观测刀具磨损情况。利用三坐标测量机对不同材料的出、入口的孔径精度进行检测,计算孔径一致性,得到孔径几何精度随刀具磨损的变化规律及主要影响因素。结果表明:叠层材料制孔加工过程中,CFRP孔径受刀具磨损影响较大,且受钛合金切屑影响,出口直径比入口直径大,孔呈锥状;钛合金孔径先因刀具磨损而减小,由于轴向力过大出现振动和孔径上升的现象;钻孔过程中退刀冷却可提高刀具寿命,并在刀具寿命周期内可提高叠层制孔的孔径一致性。

沪通长江大桥主航道桥钢桁梁制孔精度控制

沪通长江大桥主航道桥为主跨1 092m的双塔三索面斜拉桥,采用3片"N"形主桁结构,钢桁梁采用整节段架设方案,节段内焊接、节段间栓接的组合连接方式。为确保钢桁梁制孔精度并消除后续焊接收缩影响,通过对杆件状态钻孔、桁片或节段状态钻孔2种方案比选,确定了在杆件状态钻孔并配合节段连续匹配制造的总体方案。钻孔时,普通箱形、工形杆件采用单龙门数控钻床钻孔;整体节点杆件采用双龙门三维数控钻床钻孔,对于无法使用双龙门三维数控钻床两端同时钻孔的上弦杆采用双龙门三维数控钻床配合U形样板钻孔。实践表明,该控制技术有效保证了制孔精度。

碳纤维复合材料PCD刀具低温和干式制孔试验研究

目的针对CFRP开展二氧化碳低温冷却和干式条件下的PCD刀具制孔试验研究,从而提高CFRP材料的切削性能、制孔精度及制孔质量。方法在传统钻孔和低温冷却条件下,采用常规和织构PCD刀具开展制孔试验,分析不同切削参数下的轴向推力、总切削力、入口直径和相对误差、表面黏结、孔壁形貌及缺陷的差异性。结果在干式和低温冷却条件下,CFRP钻入过程产生的轴向推力和总切削力均随着进给速度的增大而不断增大;在试验条件下,当进给速度增大时,PCD刀具+干式、PCD刀具+低温及PCD织构刀具+低温3种方式下获得的入口直径相对误差范围分别为0.29%~0.42%、0.57%~1.15%、0.38%~0.89%;与干式加工相比,低温冷却有效抑制了刀具切屑黏结;总体来说,在低温冷却下,孔壁表面有明显的纤维断裂,形成较多的纤维断口坑、微裂纹,树脂表面涂覆均匀性较差。结论在CFRP钻孔过程中,相对于干式钻孔,在相同切削参数下,低温冷却下可以获得更大的切削力;与低温冷却相比,采用干式钻孔能够提高入口直径尺寸的制孔精度,有效提高抗黏结效果;总体来说,相同切削参数下,干式制孔获得的孔壁表面更加平整和均匀。

基于MQL的碳纤维复合材料制孔表面质量及切削力试验

目的 减少碳纤维增强复合材料(CFRP)制孔表面毛刺及边缘凸起等缺陷。方法 对比研究在干切削和微量润滑(MQL)2种加工条件下碳纤维增强复合材料(CFRP)的制孔,在切削速度一定时,探究切削方式、进给速度对制孔尺寸精度、表面质量、切削力的影响。采用方差分析对各影响因素及其权重进行分析。结果 得出了切削方式和工艺参数对制孔尺寸精度、切削力、表面质量的影响规律。试验结果表明,在微量润滑条件下,由于润滑和降温的影响,表面毛刺得到有效去除,纤维断面平整,剪切作用明显,抑制了由温升所引起的边缘隆起膨胀现象,试样的表面质量得到显著提高,切削力整体降低。在干切削和微量润滑条件下对制孔尺寸精度影响最大的是切削方式。对于切削力,在干切削时受到切削方式的影响最大,在微量润滑条件下受到进给速度的影响最大,随着进给速度的增大而增大。结论 在现有试验条件下,微量润滑的加工质量总体上优于干切削的加工质量,其制孔尺寸的精度整体更高,其切削力最大降低了84.26%。

飞机装配自动进给钻应用及精度控制

随着现代飞机结构设计中难加工材料的广泛应用,越来越需要高效、高质量的制孔技术。自动进给钻在飞机装配制孔中得到大量应用,其中与配套刀具、导套参数是决定自动进给钻制孔精度的关键因素。本文从自动进给钻的应用出发,研究了配套刀具、导套对制孔精度的影响,提出了自动进给钻配套刀具、导套的关键设计技术要求。

航空复合材料铝合金叠层制孔技术

在航空制造中涉及到许多复合材料和铝合金叠层制孔的情况。由于两种材料的切削特性存在明显差异,因此在叠层制孔中如何保证成孔精度就成为技术难点。在介绍叠层制孔刀具和制孔质量评估标准的基础上,对复合材料/铝合金叠层制孔的工艺流程进行了优化,并通过试验确定了叠层制孔中进给量与转速的取值范围。最后探究了不同工艺参数下叠层制孔的孔径和毛刺,结果表明:在转速为3 600 rpm、进给量为0.06 mm/r条件下,使用三尖钻进行复合材料和铝合金叠层制孔,孔径偏差只有0.003 mm,毛刺高度在50~100μm之间波动,制孔精度较高。

机器人辅助飞机装配制孔中位姿精度补偿技术

在飞机自动化装配中,机器人制孔技术由于其高度柔性和相对低成本而倍受关注。然而,机器人本身的动、静态误差及制孔过程大量坐标系标定和坐标转换会引起难以补偿的残留误差,为提高机器人制孔的位置和姿态精度,构建一种基于激光跟踪仪闭环反馈的机器人辅助飞机装配制孔系统。本文首先论述应用激光跟踪仪建立系统中关键坐标系的方法,并分析了机器人制孔过程中残留误差的构成因素。然后通过机器人末端制孔工具在加工位置处的理论位姿与实际位姿匹配运算,为修正机器人制孔过程中由机器人动静态误差、机械加工、坐标转换算法、测量仪器等因素引起的残留误差提供依据,以提高机器人制孔系统的相对定位精度。并通过仿真实验验证上述算法修正残留误差的可行性。最后,对壁板类零件进行实际加工试验。试验表明,针对具体的制孔系统和对象,采用激光跟踪仪闭环反馈补偿后,可将机器人末端工具的相对位置精度、角度精度分别提高至±0.2mm和±1″以内。这种技术有效抑制了制孔过程中由于机械加工、坐标转换算法、测量仪器等复杂组合因素所带来的残留误差,满足飞机装配中法向制孔的精度要求。

栓焊组合梁桥试装与预拼装工艺的适用性分析

通过对双边箱型栓焊组合梁钢梁制孔工艺的选择、制孔偏差可能引起的杆件连接竖向和轴线偏差、安装冲钉、安装螺栓与栓孔间隙配合下对上述偏差的修正补偿量进行研究,从而分析在现有制孔设备和制孔工艺条件下,栓焊组合梁桥钢梁杆件加工后以试装工艺取代全桥预拼装工艺的可行性。

复合材料结构干涉安装控制及应用技术

主要阐述了复合材料结构干涉连接与金属结构干涉连接的不同、复合材料干涉连接时的制孔精度控制及注意事项,以及干涉连接对复合材料结构钉载分布的改善,并通过试验验证获得了较理想的工程参数要求。

横琴二桥钢桁拱整体节点制造工艺研究

针对横琴二桥钢桁拱整体节点结构特点,以最为复杂的E9整体节点为例,介绍其制造组装工艺流程、焊接变形控制、栓群制孔精度控制等关键技术,解决了超大型整体节点构造复杂、焊接变形难以控制、栓群制孔精度要求高等技术难题,取得了良好的效果。