飞机复合材料结构修理工具的设计.pdf

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1、第27卷第2期2014年3月机电产品开崖与刨新Development＆InnovationofMachinery＆ElectricalProductsV01．27，No．2Mar．．2014文章编号：1002—6673(2014)02—010—02飞机复合材料结构修理工具的设计代永朝1。陈宜参2(1．空军第一航空学院，河南信阳464000；2．94452部队，河南新乡453003)摘要：根据飞机复合材料损伤修理的需要，采用镀金刚砂工艺和气动旋转磨削加工技术，设计开发了复合材料修理工具，经试验证明，该工具

2、能很好地满足了飞机复合材料结构损伤修理的需要。关键词：飞机；复合材料；修理工具中图分类号：V267+．42文献标识码：Adoi：lO．3969／j．issn．1002—6673．2014．02．004TheDesignofRepairToolforAircraftCompositeStructureDAIYong-Cha01，CHENYi-Can2(1．TheFirstAeronauticalInstituteofAirForce，XinyangHenan464000，China；2．94452Troo

3、ps，XinxiangHenan453003，China)Abstract：Accordingtothedemandsofaircra丘compositestructuredamagedrepair，usingthetechnologyofcarborundumplatedonthehardalloytoolsandpneumatic咖d—cutting，aseriesrapidrepairtoolsweredesigned．Thesetoolsareveryfitforthecompositestru

4、cturedamagedrepairbytesting．Keywords：aircraft；compositematerial；repairtool0引言复合材料由于具有重量轻、强度高、刚度好和不易腐蚀等优点。已成为现代飞机的主要结构用材。随着复合材料及其成形工艺技术的发展，复合材料也开始应用于制造飞机的主要结构件且用量越来越多【l】。为此，飞机复合材料结构的损伤修理已成为现代飞机维修的重要组成部分．迫切需要满足飞机复合材料结构损伤修理技术要求的修理工具。本文针对飞机复合材料结构形式和机械加工特点．根据

5、其修理方法要求，研制出了便携快捷的飞机复合材料修理工具。1飞机复合材料的基本修理方法及其工具配置飞机复合材料结构损伤修理通常采用胶接和机械连接两种技术[21。其中胶接修理分为贴补和挖补两种方法：贴补修理是指将预固化补片粘接在损伤部位的外侧以恢复结构的强度、刚度及使用性能，见图l(a)；挖补修理是指采用铣切等方式将损伤结构挖除。并形成斜接式或修稿日期：2014—02—20作者简介：代永朝(1964-)，男，河南西峡人，教授。主要从事航空装备维修的教学和科研工作。10阶梯式的粘接面。然后采用预浸料或其他填充

6、物填充挖补区．最后经固化得到平整修理表面的一种修理方法，见图l(b)。而机械连接修理则是采用金属薄板作为补片，通过钛合金抽钉将补片连接到损伤区域进行加强的一种修理方法，见图1(c)。依据上述修理方法工艺要求，复合材料修理除了加I≤r片E三三三[]三三吾L母体结构(a)贴补修理(b)挖补修理补片(c)机械连接图l复合材料结构损伤修理方法Fig．1Repairmethodofcompositestructuredalnage至·开发与创新·温加压所需的胶接热补仪设备外，所需的修理工具包括钻孔、锪窝、切割、打

7、磨和铆接等机械加工工具。2复合材料修理工具的设计复合材料是完全不同于金属的各向异性材料．其强度大、硬度高，但层间强度低，不耐冲击，易分层，普通工具对复合材料进行钻孔、切割和打磨等机械加工时，很容易造成分层和劈裂等损伤，并且工具磨损极快闭。因此，必须根据复合材料的性能特点，结合修理工艺需要，研制出有针对性的加工工具。2．1钻头选择由于以碳纤维材料为代表的先进复合材料的硬度高，对普通高速钢和工具钢材料制成的钻头磨损极快，为此必须选用硬质合金作刀具材料。在参考国外硬质合金选材的基础上。发现选用钨一钴类硬质合金

8、是合适的，因为这类硬质合金有较高的抗弯强度和韧性，可以减少切削时崩刃。同时，它的磨削加工性能较好，适于磨出锋利的刃口。经过试验研究，钻头最佳几何参数为：顶角在1000-1200范围，后角为150～250，螺旋角为250一300。2．2锪窝钻设计复合材料结构使用的紧固件锪窝锥度通常为1000，加工时不仅要求表面光滑。且不能造成分层损伤。经过试验，使用传统的硬质合金锪窝钻，其锪窝质量不能满足技术要求。为此，根据磨削加工原理，采取镀金刚砂技术．在