面向超声波机床加工芳纶纸蜂窝芯的新型固持方法.pdf

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1、望业型堕!堕面向超声波机床Jj口_-r芳纶纸蜂窝芯的新型固持方法术NomexHoneycombCoreClampingMethodbyUltrasonicMachine中航丁．业成都飞机工业(集团)有限责任公司数控加工厂骆金威高涛牟文平杜强【摘要]根据超声波机床加工蜂窝芯的基本原理及切削方式，在双面胶带固持技术的基础上，提出了一种高效、经济的芳纶纸蜂窝固持方法，极大地提高了固持效率，降低了成本建立了机床功率、真空压力、切削参数以及刀具参数与最小薄膜面积之间的解析表达式，根据机床参数求解可选用新型固持方

2、案的最小薄膜面积二关键词：蜂窝芯超声波双面胶带固持lABSTRACTlAccordingtothehoneycombcoremachiningprincipleandthemachiningstylebyultrasonicmachine，aefficientandeconomicalclampingmethodisproposedbasedondouble-facedadhesivetapeclampingtechnology，whichcanimprovetheclampingefficiency

3、greatlyandreducethecost．Consideringthemachinepower，vacuumpressure，cuttingparameters，theanalyticalexpressionsareestablishedtodeterminewhetherthenewclampingmethodcanbeusedornot，andtheminimummembraneareaissolved．Keywords：HoneycombcoreUltrasonicDou—ble·face

4、dadhesivetapeClamping芳纶纸(Nomex)蜂窝芯(图1)材料因其比强度高、比刚度大、抗冲击、抗疲劳、耐腐蚀、吸能强、绝缘性能好图1蜂窝芯结构Fig．1Honeycombcorestructure+国家重大科技专项(2012ZX04010041)资助：106航空制造技术·2014年第22期和能透电磁波等一系列特性而广泛应用于航空航天领域。由于蜂窝芯的横向结构不连续，刚度极小，而轴向则有很强的刚度，故其主要承受轴向载荷。蜂窝芯在带给航空航天产品诸多优良性能的同时也因其加工的特殊性带来了

5、新的难题，尤其是加工过程中的固持技术，一直是制约其高效加工的瓶颈之一。近年来，随着蜂窝芯材料在航空航天领域的大量使用，其固持技术已成为相关学者和工程技术人员研究的热点，传统的蜂窝芯加工的固持方法主要有以下几种01‘引。双面胶带固持法：通过一面粘在夹具上，另一面粘在工件上的双面粘结带实现对工件的固定，如图2所示。这是目前芳纶纸蜂窝固持的主要方法，在国内主要航空企业中广泛使用，这种方法固持力小，不适合切削深度大及切削力大的零件，但基本能满足芳纶纸蜂窝的加工要求。蜂窝芯图2双面胶带固持示意图Fig．2Ill

6、ustrationofdouble—facedadhesivetapeclamping该固持方法的主要缺点是加工准备时间较长，因为胶带都是标准尺寸的，在零件较大时需要粘贴多块胶带，胶带与胶带之间既不能重叠，也不能留缝隙，否则会导致加工误差或者固持不牢；另外，粘贴胶带前需要用酒精等有机溶剂清洗零件，加工完以后还需要用酒精等有机溶剂去除胶带，这样零件加工的准备时间往往是加工时间的数倍，大大降低了零件的加工效率。同时，清洗用的酒精等有机溶剂易挥发，造成车间的环境污染；再次，胶带是一次性使用的消耗品，增加了零

7、件的制造费用。隔膜固持法：用塑料胶片或用玻璃纤维增强塑料制成的隔膜粘在切削面的对称面上，再利用抽真空和双面粘结带加以固定，加工完成之后将隔膜去掉。这种方法复合材料同定很牢靠，可进行大力切削，适合各类蜂窝芯的加_丁同持，缺点和双面胶带固持方法基本相同，且加1二前的准备时间更长。相变固持法：这种方法是利用聚乙二醇加热(70～90℃)熔化后冷却固化的特性来实现对T件的同定：这种固持方法相对前两种加工准备H,tl司稍短，但对于金属蜂窝芯而言，加工过程中产生的切削热会使聚乙二醇熔化而导致工件脱落：同样，零件加工

8、完以后需要用有机溶剂清洗零件。磁性铁粉同持法：针对上述固持方法存在的不足，浙江大学柯映林等提出了一种基于磁场和摩擦吸附原理的新夹持方法。该方法利用灌入蜂窝芯中铁粉的自重以及外加磁场图3V型切削Fig．3V-shapedcutting对铁粉的吸引力，在铁粉与蜂窝侧壁之间以及蜂窝芯与夹具平台之间产生可以控制的摩擦力，利用摩擦力的作用达到在高速加‘丁．过程中对纸基蜂窝零件的夹持。柯映林等于2007年还利用有限元模拟试验建立了加工误差、铣削力、固持工艺参数之间的