纤维增韧增强人造石精密机床床身关键技术及机理研究

研究开发纤维增韧增强人造石复合材料，对其纤维增韧和增强机理、阻尼减振特性、复合材料床身设计和制造的关键技术进行系统深入的研究。系统研究纤维增韧增强人造石复合材料的微观界面作用机理及宏观特性表征；探索纤维的最佳表面处理技术；优化骨料级配，并对骨料进行表面预处理；优化纤维增韧增强人造石的制备工艺和技术参数；研究纤维增韧增强人造石复合材料精密机床床身的阻尼特性及综合力学性能，对其温度-振频效应、阻尼减振结构参数的关联特性，以及结构截面形式对结构损耗因子的影响进行系统分析；探索精密机床床身的复合材料梯度功能分布设计和制造技术；解决纤维增韧增强人造石复合材料精密机床床身的结构设计、模具设计和预埋件处理等关键问题，建立完整的设计和工艺体系，为相关先进制造技术和装备的发展奠定基础。

加工过程中产生的振动是影响精密与超精密加工精度与加工表面质量的重要因素，人造石材料具有阻尼减振性好等优点，用其制造机床床身可以有效降低加工过程中的振动对加工精度及加工表面质量的影响，但人造石材料力学性能较低，耐热膨胀性能较差等缺点在一定程度上影响其大量推广应用。优化材料制备工艺，研究骨料类型、骨料级配、骨料最大粒径与树脂含量对人造石材料力学性能的影响，并基于最佳骨料类型、骨料级配、骨料最大粒径与树脂含量添加玻璃纤维、碳纤维、钢纤维以及钼纤维增强人造石材料，采用不同的表面处理工艺以及不同形状的异形纤维，提高纤维与树脂之间的界面结合强度，增强人造石材料。基于人造石材料力学性能与阻尼性能，在保证人造石材料力学性能的同时，结合单因素试验获得材料组分、骨料级配、纤维参量等因素对人造石材料阻尼性能的影响。基于弹塑性力学研究碳纤维增强人造石材料中的骨料-树脂、纤维-树脂界面上裂纹的产生与扩展规律；研究得到组分变化对碳纤维增强人造石材料热膨胀性能的影响规律，为研究耐热膨胀人造石材料奠定基础。仿真分析并优化设计了人造石材料精密车削加工机床床身。