铝基复合材料惯性仪表零件切削技术

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1、国内图书分类号：TP273国际图书分类号：621.3工程硕士学位论文铝基复合材料惯性仪表零件切削技术硕士研究生：宋坚导师：黄显林教授副导师：易维坤研究员申请学位：工程硕士学科、专业：控制工程所在单位：中国航天科技集团公司第五研究院研发部答辩日期：2006年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TP273U.D.C.:621.3DissertationfortheDegreeofM.EngCUTTINGTECHNOLOGYOFALUMINUMMATRIXCOMPOSITESININERT

2、IALINSTRUMENTCandidate:JianSongSupervisor:Prof.XianlinHuangAssociateSupervisor:Prof.WeikunYiAcademicDegreeAppliedfor:MasterofEngineeringSpecialty:ControlEngineeringAffiliation:R&DCenter,ChinaAcademyofSpaceTechnologyDateofDefence:June，2005Degree-Conferring-In

3、stitution:HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工程硕士学位论文摘要现代战争为武器控制系统提出了更高的“精确制导”要求。新一代远程战略武器的制导精度必须提高一个数量级以上。影响制导精度的原因很多，有控制问题、加工问题、装配问题等等，而根本性的原因是惯导器件本身的尺寸稳定、刚度、振动阻尼、特别是热场效应（热应力、热错配、热变形、热均衡等）等材料科学问题。铝合金在高精度惯性仪表中显露出先天性不足，经特殊设计的颗粒增强铝基复合材料具有以比强度、比刚度高，热膨胀系数低，导热、导电

4、性能优越，同时复合材料各向同性，尺寸稳定性较好，复合材料成为未来武器型号和航天器控制系统惯性仪表结构的首选材料，可以替代铍材和铝材。另一方面，颗粒增强铝基复合材料能够采用铝合金传统工艺方法制备和二次加工，成本低、易于实现批量和大规模生产，因此在惯性仪表中的应用对武器和航天器性能的提高具有重要的意义。然而高性能的复合材料都是在铝合金中加入陶瓷颗粒所制成的，在精密仪表中应用的最大障碍是精密加工问题。本文以颗粒增强铝基复合材料应用于惯性仪表零件为目标，解决了复合材料加工的关键问题，设计和制作了专用金刚石以及超硬材料刀

5、具，并进行了切削试验。得到了合适的刀具参数以及切削加工参数；对复合材料切削机理进行了分析，从而验证了金刚石以及超硬材料刀具是加工复合材料的有效工具。本文还对刀具研磨机理进行了分析和切削验证。在本文中，选用30%Al2O3/Al和45%SiCp/Al仪表级复合材料，在S1-235液浮主轴精密机床上，形成一定条件下的最佳工艺规范，即选择天然单晶金刚石刀具，主轴转速n=750r/min，切削深度ap=5μm，进给量f=0.02mm/r，切削试件的表面粗糙度可以达到Ra0.04μm，高于其他超硬材料刀具。通过工艺参数优

6、化，控制进给量等工艺参数，提高加工的表面质量，当进给f=2.5μm/r时，CVD厚膜金刚石刀具切削复合材料工件的表面粗糙度值可以达到Ra0.05μm，满足惯性仪表设计要求。通过仪表级复合材料选择、车削刀具、车削参数与加工工艺的研究，突破仪表级复合材料加工技术瓶颈，形成具有实际应用价值的复合材料惯性仪表典型零件加工工艺规范，加工的零件表面质量和尺寸精度满足设计要求；同时由于材料本身优异特性，提高了惯性仪表零件的精度。关键词惯性仪表；颗粒增强铝基复合材料；切削技术；金刚石刀具；超硬材料刀具-I-哈尔滨工业大学工程硕

7、士学位论文AbstractTheweaponcontrollinginthemodernwarbroughthigherdemandsofprecisioncontrollingandguidingforward.Theprecisionofthenewkindofstrategicmissionsmustbeenhancedlevel.Manyfactorsaffecttheguidanceprecision,suchasthecontrolling,machinningandassemblingandetc

8、.Butthefundamentalfactorsarerelatedtomaterialsscience,e.g.suchasthedimensionalstability,stiffness,vibrationdampingandespeciallythethermalfieldeffect(thermalstress,thermalmisfit,thermaldeformatio