叠层材料的高效精密制孔技术在航空工业制造装配的应用
叠层材料的高效精密制孔技术在航空工业制造
装配的应用
配的应用
摘要：叠层材料所具有的优良性能使其在航空制造领域获得了良好的应用，但是这类材料
是由多种不同特性的材料叠加形成的，因此在加工方面存在较大的困难，目前叠层材料的高效
精密制孔技术是航空工业制造装配领域需要解决的一项重要难题。本文将以符合材料以及铝合
金为主的航空叠层材料为例，对其变参数的精密制孔控制技术进行深入的探索研究。
关键词：航空叠层材料; 精密制孔; 变参数;
随着航空航天制造领域的持续发展，其材料更新速度也在不断加快，结合当前发展形势来看，
减轻结构质量的同时降低结构强度和耐腐蚀能力是未来航空材料发展的新要求。受此影响，由
不同物理、化学特性的多层材料组成而成的叠加材料获得了快速的发展，其良好的综合性能在
航空航空领域展现出了巨大的优势。先进复合材料是叠层材料的主要种类之一，其具有高强
度、大刚度以及抗腐蚀等多种性能。
1 航空叠层材料的应用现状介绍
由两层或是多层不同材料叠加而成的材料被称作叠层材料，叠层材料中各层材料的性能存在差
异性，这一特点使其可以应用于许多功能器件的制作，如由两种不同膨胀系数金属组成的悬臂
梁等。航空叠层材料的研究和应用如今已有半个多世纪的历史。最早的航空叠层材料是由木质
材料组成，虽然有效降低了结构的重量，但在耐腐蚀、抗燃烧等方面存在较大的不足，在一定
程度上制约了飞机的发展。其后，美国一家公司将铝制薄皮包裹木质材料应用到了飞机翼的制
作中，在降低飞机结构重量的同时满足了防潮、防腐蚀、防火的要求。
当前阶段，航空领域应用最为广泛的叠层材料主要是由先进复合材料、铝合金、钛合金等以机
械连接方式形成。其中先进复合材料具有优越的性能，质轻但结构强度高，相较于传统金属具
有更高的应用价值。其中 CFRP 材料的应用比例最大，其在材料强度、质量密度、热膨胀性能
等方面相较于铝合金均具有显着的优势，更符合航空领域材料快速发展的趋势。铝合金具有良
好的生产加工性能，被广泛应用于飞机油箱、蒙皮以及壁板等部位零部件的制作。从 20 世纪
90 年代开始，随着客机体型的不断增大，对航空材料性能的要求也在持续提高，对铝合金材料
的抗腐蚀性能、信号屏蔽均提出了新的要求。钛合金的强度要高于铝合金，且具有良好的耐腐
蚀性和耐热性，被长期应用于航空飞机生产制造领域。为了满足航空制造对材料性能的要求，
越来越多的新型钛合金被制造出来，如 70 年代的耐腐蚀钛合金以及 80 年代的高强钛合金等。
由上述多种高性能材料组成的叠层材料不仅具备各类材料的优点，同时还形成了良好的综合结
构性能。但要想充分发挥出叠层材料的性能，必须采用与其相匹配的制造技术。制孔是叠层材
料应用的一个关键工艺，叠层材料包含多种特定不同的材料，为具体加工作业带来了巨大的困
难，因此，探索叠层材料的精密制孔控制技术是当前阶段该领域发展的热点问题。
2 航空叠层材料的精密制孔控制技术研究
(1）航空叠层材料的钻削轴向力分析。现如今叠层材料是航空航天制造领域应用的主要材料，
相较于单层材料，叠层材料的钻削更加复杂麻烦，因此，各层材料的加工特性存在显着差异。
“ ”传统 一刀切 的制孔方式并不适用于叠层材料，要想保障钻削过程中各层材料的的工艺参数都
合理精确，必须对制孔工艺进行创新探索。
在对叠层材料进行加工处理的过程中，通常先采用胶合、热压、焊接以及机械连接等方式对其
进行固定，之后才能进行钻削加工。在制孔的过程中，刀具和工件之间的热、力耦合是一个十
分复杂的过程，其钻削热和钻削应力始终处于变化状态下，如何在此过程中对加工状态进行判
断是制孔控制的关键点。基于此，本文认为可以通过监测钻削力的变化以判断制孔过程的加工
摘要：
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叠层材料的高效精密制孔技术在航空工业制造装配的应用配的应用摘要：叠层材料所具有的优良性能使其在航空制造领域获得了良好的应用，但是这类材料是由多种不同特性的材料叠加形成的，因此在加工方面存在较大的困难，目前叠层材料的高效精密制孔技术是航空工业制造装配领域需要解决的一项重要难题。本文将以符合材料以及铝合金为主的航空叠层材料为例，对其变参数的精密制孔控制技术进行深入的探索研究。关键词：航空叠层材料;精密制孔;变参数;随着航空航天制造领域的持续发展，其材料更新速度也在不断加快，结合当前发展形势来看，减轻结构质量的同时降低结构强度和耐腐蚀能力是未来航空材料发展的新要求。受此影响，由不同物理、化学特性的多...
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