NOMEX蜂窝材料超声铣削圆形刀研制

【摘要】NOMEX蜂窝材料因其密度小，有优异的绝热和保温作用，比强度和比刚度高，备受航空航天领域的关注。但由于NOMEX蜂窝材料特殊结构和特殊的力学性能，使其加工中出现撕裂、压塌、让刀变形等问题。针对这些问题，将超声加工技术引入到NOMEX蜂窝材料加工领域。本文基于超声铣削NOMEX蜂窝材料所使用的铣刀为研究对象，研制出适用于加工所使用的圆形刀。本文以圆形刀的结构设计为研究目的。从超声铣削原理入手，研制了超声铣削装置，借助于有限元分析软件ANSYS研究圆形刀的变形、应力、模态等性能，为圆形刀的理论研究及产品设计开发提供理论依据。依据Φ51mm圆形刀的设计尺寸，在ANSYS中建立圆形刀的模型；对各方案的进行有限元分析，研究其在切削力作用下变形、应力分布的变化规律；探讨圆形刀的动态性能，建立了圆形刀的振动微分方程，并对其进行有限元模态分析，研究圆形刀主振型与固有频率的关系及变化规律,分析了圆形刀的楔角大小的改变对圆锯片的固有频率及其振型的影响；建立了切削力下圆形刀应力场数学模型，结合圆形刀静力学和模态分析的结果，通过选取恰当的优化设计变量及状态变量，完成对圆形刀的优化设计，最终使圆形刀的体积优化到初始值的86%，保证了圆形刀在满足使用性能的前提下具有最紧凑的结构尺寸，最小的体积，使圆形刀所需的电机功率最小，节省能源。在Φ51mm圆形刀设计的基础上，研制了Φ25mm和Φ102mm的圆形刀，对这两种圆形刀进行模态分析，得到Φ25mm的圆形刀一次去除量最大，可以缩短加工时间。最后利用激光位移传感器对自行设计研制的Φ51mm圆形刀振幅进行测量。并利用Φ51mm的圆形刀对NOMEX蜂窝材料进行了大量的超声铣削实验。实验结果表明：圆形刀在超声波振动作用下最大振幅为24.5μm，对蜂窝材料进行加工时，圆形刀锋利，工艺效果好，加工效率高，而且切削过程容易实现，加工后的蜂窝材料的表面光滑，没有毛刺，满足了蜂窝夹层复合材料的加工要求。本文的研究工作为超声波加工所用铣刀的研制提供了较高的理论意义和使用价值。论文的成果可以为蜂窝加工提供一定的理论指导,使蜂窝加工技术达到一个新的水平。
【作者】方亮；
【导师】张云电；
【作者基本信息】杭州电子科技大学，机械工程，2014，硕士
【关键词】NOMEX蜂窝材料；超声铣削；圆形刀；静力分析；模态分析；

【参考文献】
[1]谭敏.磺化壳聚糖改性硅基材制备生物功能材料[D].苏州大学,高分子化学与物理,2014,硕士.
[2]贾雯靖.安全绩效测量指标体系建立及其适用性研究[D].中国地质大学（北京）,安全技术及工程,2014,硕士.
[3]王林.三维外固定支架矫治踝关节疤痕挛缩畸形的临床研究[D].广西医科大学,创伤骨科手外科（专业学位）,2013,硕士.
[4]黄敏欣,赵文红,白卫东,钱敏.肉及肉制品中单增李斯特菌的研究进展[J].肉类工业,2015,03:45-49.
[5]张英杰.基于时间序列分析的隧道传感器数据预测研究[D].西安电子科技大学,计算机应用技术,2011,硕士.
[6]季青.82例食管癌食管呼吸道瘘临床及预后分析[D].山东大学,临床医学（专业学位）,2013,硕士.
[7]胥桂仙,许建潮,连远锋,李昱翠.文本挖掘中的特征表示及聚类方法[J].吉林工学院学报(自然科学版),2002,03:12-15.
[8]梁学斌,吴立德,俞俊.用二维点对应数据分割和估计多刚体运动[J].自动化学报,1998,02:44-49.
[9]何小娟.前列地尔对体外培养类缺血再灌注模型视网膜神经节细胞的影响[D].广西医科大学,眼科学,2013,硕士.
[10]王丽娜.效率追求是科技发展的推动力[J].科技导报,2014,35:7.
[11]刘红莎.基于近红外光谱的废混合塑料识别研究[D].天津大学,化学工艺,2013,硕士.
[12]刘利.鲁棒学习控制系统设计及其应用[D].浙江工业大学,2009.
[13]李德君.大气压等离子体射流的产生机理[D].大连理工大学,等离子体物理,2004,硕士.
[14]李耀川.I~2C控制器及加速度传感器的驱动设计和实现[D].西安电子科技大学,软件工程,2012,硕士.
[15]刘翔飞.雕塑新意—内省：我即“自然”的重要性[D].中央美术学院,美术学,2013,硕士.
[16]刘凯.基于自适应模糊聚类的冶金能源数据异常检测[D].大连理工大学,检测技术与自动化装置,2013,硕士.
[17]段放.儿童延时自我认知的发生研究[D].辽宁师范大学,发展与教育心理学,2012,硕士.
[18]刘尚龙.溶瘤病毒GLV-1h151增加胰腺癌放疗敏感性的作用研究[D].北京协和医学院,普通外科学,2014,博士.
[19]孙彦广,刘晓强,顾佳晨,张强.制造执行系统(MES)的定位[J].冶金自动化,2003,05:14-17.
[20]康旭彬.半监督的社区发现方法研究[D].北京交通大学,计算机科学与技术,2013,硕士.
[21]陈雨坤.论结社自由视角下的农民组织发展[D].山东大学,宪法学与行政法学,2013,硕士.
[22]王静.商务调研方法在医药市场调查中的应用[D].对外经济贸易大学,工商管理,2004,硕士.
[23]郭庆武.软测量模型生成系统研究与应用[D].南京工业大学,2003.
[24]孙佳良.STR序列多态性对葡萄胎受精类型的鉴别及受精类型与恶变关系的分析[D].辽宁医学院,妇产科学,2012,硕士.
[25]黄青.基于生态足迹的区域生态安全动态变化研究[D].陕西师范大学,自然地理学,2004,硕士.
[26]李志成.博物馆公共空间使用后评价[D].北方工业大学,建筑设计及其理论,2014,硕士.
[27]马青.农民工的自立人格、创业自我效能感与创业意向的关系模型探索[D].西南大学,应用心理学,2013,硕士.
[28]杜娟.中国新型农村合作医疗制度的问题与对策[D].黑龙江大学,社会保障,2013,硕士.
[29]张士展.江苏民办高职院校教师人力资源开发与管理问题研究[D].南京农业大学,公共管理,2013,硕士.
[30]傅才芳.“亮点”技术——地震直接找油找气的方法[J].石油地球物理勘探,1975,05:9-34+56-59.
[31]汪金才.土石复合介质力学特性的试验研究[D].重庆交通大学,岩土工程,2012,硕士.
[32]衣少莉.牛磺酸、EDTA和类固醇激素对小鼠胚胎体外发育的影响[D].中国农业大学,生理学,2004,硕士.
[33]张海燕.火电厂厂用电监控系统及纳入DCS应用的研究[D].华北电力大学（北京）,电力系统及其自动化,2003,硕士.
[34]郭复胜,高伟.基于辅助信息的无人机图像批处理三维重建方法[J].自动化学报,2013,06:834-845.
[35]刘爽.含甲基取代的联噻唑环的聚合物及螯合物的制备与性能研究[D].浙江大学,高分子化学与物理,2004,硕士.
[36]乔兵,陈卓鹏.航天员低重力步行训练被动外骨骼机器人模拟[J].宇航学报,2014,04:474-480.
[37]刘靖姝.不同焦虑类型高校毕业生职业未决的比较及其与职业决策自我效能感的关系[D].西南大学,发展与教育心理学,2013,硕士.
[38]李军才,张会林,李角群.GPS在露天矿山边坡变形监测中的应用[J].有色金属(矿山部分).2003(05)
[39]杨忠云.中国烟草行业工商协同营销研究[D].云南财经大学,工商管理（专业学位）,2013,硕士.
[40]柳光洋.缸内直喷汽油机轿车微粒排放特性研究[D].吉林大学,动力机械及工程,2014,硕士.
[41]科苑.我国超薄高质量石墨烯粉体产业化获进展[J].军民两用技术与产品,2014,12:32.
[42]刘甲炎.中国房产税改革的效果评估[D].华中科技大学,西方经济学,2012,硕士.
[43]原海滨.高校行政部门绩效评价研究[D].哈尔滨理工大学,管理科学与工程,2003,硕士.
[44]周燕宁.对延续进路电路造成漳平站X10列车信号错误开放的修改[J].上海铁道科技.2006(04)
[45]杨萍萍.农民工市民化意愿影响因素的实证研究[D].浙江工业大学,2012.
[46]赵志鸿,吕召胜,谈桂春,栾维涛,张振.2013年我国热固性工程塑料进展[J].工程塑料应用,2014,04:104-113.
[47]李明翔.高速动车组车顶绝缘子积污特性与电场分布研究[D].西南交通大学,高电压与绝缘技术,2013,硕士.
[48]曹丽丽.职业健康查体信息系统设计与开发[D].河北工业大学,软件工程,2013,硕士.
[49]王平.基于差异蛋白组学对生态病因“内外合邪”中“寒邪”致病的发病机制研究[D].湖北中医药大学,中医基础理论,2014,博士.
[50]何玥临.四川省人口流动与经济发展相互影响研究[D].吉林大学,人口学,2014,硕士.