專利名稱：一種復(fù)合材料單向帶制孔的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于航空復(fù)合材料加工領(lǐng)域，特別是涉及到一種復(fù)合材料單向帶制孔的方法。
背景技術(shù)：
在飛機(jī)結(jié)構(gòu)中，先進(jìn)復(fù)合材料在現(xiàn)代飛機(jī)結(jié)構(gòu)上的應(yīng)用越來越廣泛，這對(duì)樹脂基碳纖維復(fù)合材料零部件的連接和裝配質(zhì)量亦提出了很高的要求。而航空航天飛行器60%-80%的破壞都發(fā)生在連接部位。傳統(tǒng)使用普通麻花鉆的高速鋼或硬質(zhì)合金刀具進(jìn)行復(fù)合材料單向帶鉆孔，制孔方式至少需要四道工序完成，即鉆孔-擴(kuò)孔-粗鉸孔-精鉸孔，此種方法不僅生產(chǎn)效率低下，而且還存在諸多問題:如制孔質(zhì)量不穩(wěn)定，刀具壽命短，制孔會(huì)出現(xiàn)劈裂和縮孔。由此產(chǎn)生的報(bào)廢率高達(dá)30%以上。

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明目的:提供一種復(fù)合材料單向帶制孔的方法，該方法使用匕首鉆，采用手工風(fēng)鉆對(duì)樹脂基碳纖維單向帶進(jìn)行制孔，所制孔的孔徑均勻、孔壁光滑，在刀具的入口處和出孔處無毛刺和劈裂的出現(xiàn)，使產(chǎn)品的報(bào)廢率下降到5%以下。技術(shù)方案:一種復(fù)合材料單向帶制孔的方法，包括以下步驟:步驟一、制作試片:使用碳纖維單向帶，利用真空袋-熱壓罐法進(jìn)行成型，然后切割成規(guī)則形狀的試片，形狀根據(jù)實(shí)際需求確定，可以為菱形或矩形或圓形；試片作為試板；步驟二、使用刀具 ，并使用萬力夾對(duì)試板進(jìn)行固定，在以下參數(shù)條件下對(duì)試片進(jìn)行制孔:刀具上風(fēng)鉆的轉(zhuǎn)速為3000-4500rpm/min，進(jìn)給速度為45-225mm/min ;制孔時(shí)使用吸塵器進(jìn)行除塵。刀具選擇整體式硬質(zhì)合金鉆頭，鉆頭材料選用耐磨性和導(dǎo)熱性較好的鎢-鈷類硬質(zhì)合金，切割刃表面有金剛石涂層。刀具上的鉆頭的頂角為118°，錐度為8°。有益效果:本發(fā)明選擇合適的刀具材料、刃型和相應(yīng)的工藝參數(shù)對(duì)復(fù)合材料單向帶制造的試板進(jìn)行制孔，結(jié)果得到的孔徑均勻、孔壁光滑，而且在刀具的入口處和出孔處無毛刺和劈裂，避免了其它工藝方法制孔過程中出現(xiàn)的分層和劈裂現(xiàn)象，保證了產(chǎn)品制孔的質(zhì)量。另外，經(jīng)過大量的工藝試驗(yàn)，通過使用不同的刀具的材料，調(diào)節(jié)頂角、錐度和制孔工藝參數(shù)，使傳統(tǒng)的制孔方式:鉆初孔-擴(kuò)孔-鉸孔變成一次完成鉆鉸孔，減少了制孔的步驟，提高了生產(chǎn)效率；同時(shí)，制孔的精度可以達(dá)到0.07以內(nèi)，即使在試板背面不加墊板也基本無分層和劈裂的現(xiàn)象。


圖1復(fù)合材料單向帶制孔刀具外形及結(jié)構(gòu)示意2復(fù)合材料單向帶制孔示意圖
其中，I一刀具,2—碳纖維單向帶復(fù)合材料
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)描述，請(qǐng)參閱圖1至圖2。一種復(fù)合材料單向帶制孔的方法，包括以下步驟:步驟一、制作試片:使用碳纖維單向帶，利用真空袋-熱壓罐法進(jìn)行成型，然后切割成規(guī)則形狀的試片，形狀根據(jù)實(shí)際需求確定，可以為菱形或矩形或圓形；試片作為試板；步驟二、使用刀具，并使用萬力夾對(duì)試板進(jìn)行固定，在以下參數(shù)條件下對(duì)試片進(jìn)行制孔:刀具上風(fēng)鉆的轉(zhuǎn)速為3000-4500rpm/min，進(jìn)給速度為45-225mm/min ;制孔時(shí)使用吸塵器進(jìn)行除塵。刀具選擇整體式硬質(zhì)合金鉆頭，鉆頭材料選用耐磨性和導(dǎo)熱性較好的鎢-鈷類硬質(zhì)合金，切割刃表面有金剛石涂層。刀具上的鉆頭的頂角為118°，錐度為8°。以下將結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案進(jìn)一步地詳述:實(shí)施例:參見附圖1和圖2所示，以某機(jī)型所用樹脂基復(fù)合材料單向帶制孔為例，其操作步驟如下: 碳纖維單向帶材料的準(zhǔn)備，使用碳纖維單向帶(T300)進(jìn)行真空袋-熱壓罐法進(jìn)行成型，鋪層方式為(45/0/-45/90)3s和(45/0/-45/90) 7s，固化參數(shù)為溫度180°C，恒溫60min,壓力0.6Mpa。固化后的試板厚度分別為4.5mm和10.5mm,然后切割成300X 300mm的試片。刀具材料的選擇，在碳纖維單向帶復(fù)合材料制孔中，采用整體式硬質(zhì)合金鉆頭較好，鉆頭材料一般選用耐磨性和導(dǎo)熱性較好的鎢-鈷類硬質(zhì)合金。因此該方法使用的刀具材料為硬質(zhì)合金鋼，切割刃表面有金剛石涂層。鉆頭的幾何形狀選擇，由于鉆頭頂角越大容易造成孔邊的劈裂，減小頂角可以增大切削刃的長(zhǎng)度，改善散熱條件，提高鉆頭的耐用度，因此該方法選用刀具頂角為118°，錐度為8。。制孔工藝參數(shù)的選擇，由于轉(zhuǎn)速越高，進(jìn)給速度越小，其鉆孔的軸向力越小，而碳纖維單向帶由于各向異性，制孔時(shí)更容易導(dǎo)致纖維的劈裂，故本方法采用風(fēng)鉆的轉(zhuǎn)速為3000-4500rpm/min,進(jìn)給速度為 45_225mm/min?？讖降拇_定，一般緊固件的直徑為4.8mm和6.35mm,因此本發(fā)明采用這兩種孔徑進(jìn)行試驗(yàn)。鉆孔，使用萬力夾對(duì)試板進(jìn)行固定，開始鉆孔，鉆孔時(shí)使用工業(yè)吸塵器進(jìn)行除塵。鉆孔結(jié)束后使用內(nèi)徑千分尺測(cè)量孔徑，觀察刀具入孔和出孔處是否存在毛刺，分層和劈裂等缺陷的存在。本發(fā)明選擇合適的刀具材料、刃型和相應(yīng)的工藝參數(shù)對(duì)復(fù)合材料單向帶制造的試板進(jìn)行制孔，結(jié)果得到的孔徑均勻、孔壁光滑，而且在刀具的入口處和出孔處無毛刺和劈裂，避免了其它工藝方法制孔過程中出現(xiàn)的分層和劈裂現(xiàn)象，保證了產(chǎn)品制孔的質(zhì)量。另夕卜，經(jīng)過大量的工藝試驗(yàn)，通過使用不同的刀具的材料，調(diào)節(jié)頂角、錐度和制孔工藝參數(shù)，使傳統(tǒng)的制孔方式:鉆初孔-擴(kuò)孔-鉸孔變成一次完成鉆鉸孔，減少了制孔的步驟，提高了生產(chǎn)效率；同時(shí)，制孔的精度可以達(dá)到0.07以內(nèi)，即使在試板背面不加墊板也基本無分層和劈裂的現(xiàn)象 。
權(quán)利要求
1.一種復(fù)合材料單向帶制孔的方法，其特征在于，包括以下步驟: 步驟一、制作試片:使用碳纖維單向帶使用真空袋-熱壓罐法進(jìn)行成型，然后切割成規(guī)則形狀的試片，形狀根據(jù)實(shí)際需求確定，可以為菱形或矩形或圓形；試片作為試板； 步驟二、使用刀具，并使用萬力夾對(duì)試板進(jìn)行固定，在以下參數(shù)條件下對(duì)試片進(jìn)行制孔:刀具上風(fēng)鉆的轉(zhuǎn)速為3000-4500rpm/min，進(jìn)給速度為45-225mm/min ;制孔時(shí)使用吸塵器進(jìn)行除塵。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種復(fù)合材料單向帶制孔的方法，其特征在于，刀具選擇整體式硬質(zhì)合金鉆頭，鉆頭材料選用耐磨性和導(dǎo)熱性較好的鎢-鈷類硬質(zhì)合金，切割刃表面有金剛石涂層。
3.根據(jù)權(quán)利要 求2所述的一種復(fù)合材料單向帶制孔的方法，其特征在于，刀具上的鉆頭的頂角為118°，錐度為8°。
全文摘要
本發(fā)明屬于航空復(fù)合材料加工領(lǐng)域，特別是涉及到一種復(fù)合材料單向帶制孔的方法。本發(fā)明選擇合適的刀具材料、刃型和相應(yīng)的工藝參數(shù)對(duì)復(fù)合材料單向帶制造的試板進(jìn)行制孔，結(jié)果得到的孔徑均勻、孔壁光滑，而且在刀具的入口處和出孔處無毛刺和劈裂，避免了其它工藝方法制孔過程中出現(xiàn)的分層和劈裂現(xiàn)象，保證了產(chǎn)品制孔的質(zhì)量。另外，經(jīng)過大量的工藝試驗(yàn)，通過使用不同的刀具的材料，調(diào)節(jié)頂角、錐度和制孔工藝參數(shù)，使傳統(tǒng)的制孔方式鉆初孔-擴(kuò)孔-鉸孔變成一次完成鉆鉸孔，減少了制孔的步驟，提高了生產(chǎn)效率；同時(shí)，制孔的精度可以達(dá)到0.07以內(nèi)，即使在試板背面不加墊板也基本無分層和劈裂的現(xiàn)象。
文檔編號(hào)B26F1/16GK103231415SQ20131015155
公開日2013年8月7日 申請(qǐng)日期2013年4月27日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月27日
發(fā)明者王志剛 申請(qǐng)人:哈爾濱飛機(jī)工業(yè)集團(tuán)有限責(zé)任公司