摘要
飞机中蒙皮和长桁部分的碳纤维增强树脂基复合材料（carbon fiber reinforced polymer， CFRP）/钛合金叠层结构具有薄壁、易变形的特点。对于CFRP/钛合金薄壁叠层结构，制孔过程中钻削底层钛合金时产生的带状切屑易产生排屑不畅、划伤CFRP等问题，并且还存在着层间间隙过大导致的层间夹屑、层间损伤、CFRP 拱起过切等问题。为提高 CFRP/钛合金薄壁叠层结构制孔质量，本文对比分析了传统制孔和低频振动制孔两种制孔工艺在不同工件刚度下CFRP/钛合金叠层结构制孔质量，并研究了优选的制孔工艺下加工参数与制孔质量间的基本关系；在此基础上，对发生层间夹屑的CFRP/钛合金叠层结构进行了基于压力脚的单向预压紧制孔研究，分析不同大小单向预压紧力对层间间隙的控制效果。最终将合适的制孔工艺与单向预压紧二者相结合从而提高CFRP/钛合金薄壁叠层制孔质量。论文主要研究内容如下： （1）分析低频振动制孔断屑原理，设计并搭建不同工件刚度下CFRP/钛合金叠层钻削试验平台，对比分析传统制孔和低频振动制孔在不同工件刚度下的钻削轴向力变化特性，并进一步分析传统制孔和低频振动制孔钻削轴向力作用下钛合金的变形特点及CFRP/钛合金叠层层间间隙形成过程。 （2）从CFRP孔壁形貌、钛合金毛刺、层间损伤、孔径等几个方面对比分析传统制孔和低频振动制孔在制孔质量方面的差异及原因，进一步明确低频振动制孔在薄壁叠层钻削中的优势。在此基础上，设计低频振动制孔不同加工参数钻削试验，研究低频振动制孔加工参数对制孔质量的影响规律。 （3）从理论和试验两个方面分析预压紧力大小对层间间隙的影响规律，得到不产生层间间隙的临界预压紧力数值，分析残余压紧力在制孔过程中的变化特点。将低频振动制孔工艺和单向预压紧相结合，针对发生层间夹屑的CFRP/钛合金叠层结构，设计低频振动制孔工艺下不同大小预压紧力钻削试验，对比不同大小预压紧力下CFRP/钛合金叠层结构制孔质量。
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