碳纤维增强复合材料加工技术研究

本书从碳纤维增强复合材料（CFRP）的组成出发，结合碳纤维增强复合材料的成型方法、结构特性，在综合讨论现有加工技术的基础上，对碳纤维增强复合材料螺旋铣削加工技术中的加工特性、切削力、温度场进行了研究，并设计开发了新型碳纤维增强复合材料螺旋铣削专用刀具及高效抑损加工策略，以提高碳纤维增强复合材料的加工质量。全书共8章，包括绪论、CFRP加工研究现状、CFRP常用加工工艺、CFRP螺旋铣削工艺及切削力特性研究、CFRP螺旋铣削切削温度场预测研究、CFRP螺旋制孔低损伤加工新型刀具设计研究、新型刀具加工性能及高效抑损加工策略研究、结论及展望。 本书可供从事碳纤维增强复合材料产品研制、零件加工、难加工材料切削工艺、先进刀具研发等领域的从业者阅读参考，也可供高等学校机械制造等相关专业的师生学习参考。

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第1章绪论001 1.1复合材料定义及分类001 1.2CFRP概述005 1.2.1碳纤维的发明及制备工艺006 1.2.2常见碳纤维的型号及性能008 1.2.3常用基体材料特性010 1.2.4CFRP构件成型方法011 1.3CFRP的应用016 第2章CFRP加工研究现状021 2.1CFRP加工中的损伤021 2.1.1CFRP常见损伤形式021 2.1.2CFRP钻削分层损伤形成机制026 2.2CFRP切削机理国内外研究现状030 2.2.1CFRP加工切削力研究030 2.2.2CFRP加工质量研究032 2.2.3CFRP加工切削温度研究034 第3章CFRP常用加工工艺038 3.1CFRP钻削工艺038 3.1.1CFRP钻削切削力研究039 3.1.2CFRP钻削加工切削热研究041 3.1.3刀具磨损043 3.1.4CFRP钻削工艺改进045 3.2CFRP制孔特种加工工艺048 3.3CFRP螺旋铣削加工工艺050 第4章CFRP螺旋铣削工艺及切削力特性研究056 4.1螺旋铣削工艺特性研究056 4.1.1螺旋铣削加工原理056 4.1.2螺旋铣削切削力特性实验研究058 4.2CFRP螺旋铣削工艺参数对加工性能的影响规律060 4.2.1切削参数对轴向力的影响060 4.2.2刀具尺寸对刀具磨损的影响规律062 4.2.3铣钻比对加工效果的影响066 4.3螺旋铣削刀具运动特性及切屑特征研究069 4.3.1螺旋铣削刀具运动学分析069 4.3.2螺旋铣削切屑特征分析070 4.4螺旋铣削切削力建模075 4.4.1螺旋铣削切削力模型的建立075 4.4.2切削力系数的辨识079 4.4.3切削力系数辨识结果及模型验证082 第5章CFRP螺旋铣削切削温度场预测研究085 5.1CFRP螺旋铣削加工温度对加工质量的影响085 5.2CFRP螺旋铣削加工温度特性研究088 5.2.1CFRP螺旋铣削加工温度的测量089 5.2.2CFRP切削参数对切削温度的影响091 5.2.3铣钻比对CFRP螺旋铣削温度的影响093 5.3加工过程温度场预测模型研究094 5.3.1CFRP螺旋铣削切削热源建模094 5.3.2CFRP螺旋铣削加工温度场模型097 5.3.3移动热源模型100 5.3.4模型验证101 第6章CFRP螺旋制孔低损伤加工新型刀具设计研究105 6.1CFRP低损伤螺旋制孔新型刀具105 6.1.1CFRP螺旋铣削出口损伤形成过程分析106 6.1.2CFRP低损伤螺旋制孔原理108 6.1.3刀具结构设计111 6.1.4CFRP低损伤螺旋制孔新型刀具几何模型117 6.2低损伤螺旋制孔新型刀具切削力特性研究120 6.2.1低损伤螺旋制孔新型刀具切削力时变模型120 6.2.2低损伤螺旋制孔新型刀具切削力模型验证122 6.2.3低损伤螺旋制孔新型刀具切削力特性分析124 6.3低损伤螺旋制孔新型刀具加工温度场预测模型127 6.3.1低损伤螺旋制孔新型刀具切削力热通量计算127 6.3.2低损伤螺旋制孔新型刀具切削力加工温度场预测127 6.3.3加工温度对比132 第7章新型刀具加工性能及高效抑损加工策略研究134 7.1新型刀具加工质量检测与分析134 7.1.1出入口质量分析134 7.1.2加工损伤去除过程137 7.1.3孔壁加工质量分析138 7.2刀具加工性能对比141 7.3CFRP螺旋制孔高效抑损加工策略研究145 7.3.1CFRP螺旋制孔高效抑损加工原理及控制策略145 7.3.2CFRP螺旋制孔高效抑损加工策略有效性验证149 第8章结论及展望156 8.1主要结论156 8.2未来展望158 参考文献159