碳纤维复合材料加工技术研究

摘要本文介绍了T1000 级碳纤维的发展历程，综述了T1000 级碳纤维及其复合材料的研究及应用情况，指出了国产T1000 级碳纤维应用研究需要关注的问题。

1引言碳纤维是一种碳元素组成占总质量90％以上，具有高强度、高模量、耐高温等优点的纤维材料。

最早可追溯至18 世纪的爱迪生和斯旺，1959年日本首先发明了聚丙烯腈（PAN）基碳纤维，而当下碳纤维的核心技术和产能被日本、美国以及一些欧洲发达国家和地区掌控。

T1000 级碳纤维作为碳纤维中的高端产品，在航空航天领域有着极大的用途。

高性能碳纤维的研究可以改善固体火箭发动机消极质量、提升载药量、提高质量比，对于先进武器的发展研究以及航天探索有重大意义。

目前国外已经大量使用T1000 级碳纤维的缠绕容器和固体火箭发动机壳体，因此开展国产T1000级碳纤维及其复合材料的应用研究迫在眉睫。

碳纤维的制备包括物理、化学、材料科学等多个领域的内容，总体分为纺丝原液的聚合、聚丙烯腈原丝的纺制、预氧化和碳化三个步骤，有众多因素需要调控。

根据缺陷理论和最弱连接理论，制备过程中产生的缺陷是影响碳纤维性能的主要因素，为保证碳纤维的性能，需要对每个工艺流程中工艺参数精准调控，由于加工过程中的各参数之间相互作用十分复杂，且目前一些工艺流程中的实际形成和演变机理不明，也使得高性能碳纤维，尤其是T1000 级碳纤维的研制有很大困难。

T1000 级碳纤维的研究主要包括碳纤维本身性能的研究、碳纤维复合材料的改性研究、碳纤维复合材料使用性能的研究几个方面。

由于T1000 级碳纤维本身的高性能、价格昂贵等原因，且国产T1000 级碳纤维还没有正式投入应用的报道，在实际应用方面主要介绍国外T1000 级碳纤维在航空航天以及其他领域的应用情况。

2T1000 级碳纤维性能研究现状1962 年正式开展PAN 基碳纤维的研制，1986 年研制出T1000G 碳纤维。

2014 年 3 月，通过碳化精细控制技术在纳米层级内控制纤维结构，成功研发出T1100G 碳纤维，2017 年 6 月强度由6600MPa 更新至7000MPa，目前东丽已完成了T1200 碳纤维的量产。

新型碳纤维复合材料的研究与应用1. 引言新型碳纤维复合材料是一种通过将高强度的碳纤维与树脂等材料进行复合而得到的材料，其使用范围十分广泛，可以应用于航空航天、轨道交通、汽车制造、建筑工程等领域。

本文将探讨新型碳纤维复合材料的研究及应用，介绍其结构及性能特点，并对其应用前景进行展望。

2. 碳纤维复合材料的结构及性能特点碳纤维复合材料可以分为两种结构类型：层板和纺织品。

层板结构是将碳纤维成层堆叠，每一层纤维方向不同，然后通过热压加固而形成一个具有强度和刚度的结构。

纺织品结构是由单纤维绕成一个三维空间的网状结构，然后通过树脂浸涂和热压加固而形成更为复杂的结构。

无论是层板结构还是纺织品结构，碳纤维复合材料都具有以下性能特点：(1) 高强度、高刚度：碳纤维本身的强度和模量很高，而将其与树脂等绑定材料复合后可以形成一种更加坚固和强大的材料。

(2) 质量轻：与其他结构材料相比，碳纤维复合材料具有更轻的重量，这使得其在航空航天、轨道交通等领域的应用有了更大发挥空间。

(3) 耐腐蚀：所有类型的碳纤维复合材料都具有卓越的耐腐蚀性能，这使得其在恶劣环境下的使用更为可靠。

(4) 高温性能：碳纤维复合材料可以在高温环境下工作，并且具有良好的抗高温性能。

(5) 难加工性：碳纤维本身是一种很脆弱的材料，难以加工和修复，而且切割和钻孔碳纤维板材会对材料性能产生不良影响。

3. 新型碳纤维复合材料的应用随着碳纤维材料制造工艺的不断提高和技术的发展，新型碳纤维复合材料在各行各业的应用也越来越广泛。

下面分别介绍几种应用领域：(1) 航空航天领域：在航空航天领域，碳纤维复合材料被广泛应用于飞机和宇宙飞船的制造，主要用于制造飞机机身、机翼，以及宇宙飞船的壳体等，并且还可以用来制造高温高压的涡轮叶片等零件。

(2) 轨道交通领域：碳纤维复合材料具有质量轻、强度高的优点，适合用于高速列车、地铁车辆等轨道交通的制造，可以提高运行速度和安全性。

(3) 汽车制造领域：在汽车制造领域，碳纤维复合材料可以用于制造车身、车速器罩、悬挂系统等部件，可以大幅度降低汽车的重量和提高燃油经济性。

碳纤维及其复合材料研究进展（江苏理工学院材料工程学院12110116 于小健）摘要：本文在对碳纤维介绍的基础上，简单阐述了碳纤维的结构、特性及分类，并着重介绍了碳纤维复合材料的性质、分类、应用及成型方法，包括手糊成型，树脂传递模塑，喷射成型，注射成型，纤维缠绕成型及拉挤成型工艺。

关键词：碳纤维；复合材料；分类；成型Research progress of carbon fiber composite material Abstract: Based on the introduction of carbon fiber, briefly discusses the structure, characteristics and classification of carbon fiber, and emphatically introduces the properties of carbon fiber composite materials, classification, application and molding method, including hand lay-up molding, resin transfer molding, injection molding, Forming and pultrusion fiber windingKeywords: carbon fiber; composite material; classification; molding0.序言碳纤维(carbon fiber,简称CF),是一种含碳量在95%以上的新型纤维材料。

它不仅具有碳材料的固有本征特性，又兼具纺织纤维的柔软可加工性，是新一代增强纤维。

与传统的玻璃纤维(GF)相比，杨氏模量是其3倍多；它与凯芙拉纤维(KF-49)相比，不仅杨氏模量是其2倍左右，而且在有机溶剂、酸、碱中不溶不胀，耐蚀性出类拔萃。

碳纤维复合材料的制备和性能研究复合材料作为一种新型材料，由于其具有结构轻、强度高、耐腐蚀、抗疲劳等优良性能，在航空、航天、汽车、船舶等众多领域得到广泛应用。

碳纤维复合材料是其中一种材料，由于其高强度、低密度、高刚度和优良的热稳定性等特点，已经广泛应用于各种高端产品，如飞机、汽车、大型模具、船舶制造等领域。

本文主要介绍碳纤维复合材料的制备和性能研究方面的进展和成果，对于进一步研究这种材料的应用前景和发展具有参考价值。

一、碳纤维复合材料的制备碳纤维复合材料的制备是一个复杂的过程，需要对材料的性质进行深入的了解，并结合实际生产情况进行设计和试验。

一般来说，碳纤维复合材料的制备分为以下几个步骤：1、预制备碳纤维碳纤维是制备碳纤维复合材料的关键组成部分，其质量对复合材料的性能起到至关重要的作用。

碳纤维的质量受到多种因素的影响，如选择的原料、生产工艺、热处理方式等。

通常采用纤维束成型、碳化及氧化等工艺制备碳纤维，确保碳纤维的品质。

2、浸渍树脂将预制的碳纤维放入树脂中，使其充分浸泡。

树脂中的成分可以根据需要调整，以达到预期的力学性能。

3、热固化热固化是碳纤维复合材料制备的关键步骤之一。

材料通过温度和时间的控制，让树脂变成固体，并在碳纤维表面形成一层牢固的化学键连接。

通过这一步工艺，可以提高碳纤维复合材料的强度和刚度。

4、精加工精加工是制备碳纤维复合材料的最后步骤。

通过对材料进行切割、抛光、打磨、胶接等方式，可以获得一定形状、尺寸和光泽度的制品。

精加工过程中需要注意不要损伤材料的表面和内部结构，保证材料性能的完好。

以上是碳纤维复合材料制备的主要步骤，整个制备过程需要物理学、化学、材料学等多学科的知识和技术的支持，且需要结合多种因素综合评估生产效果。

二、碳纤维复合材料的性能研究碳纤维复合材料具有优良的力学性能、热性能和热膨胀性等特点，但其性能亦受制备过程中的各种因素影响。

为了更好地应用这种材料，需要对其性能进行全面研究和分析。

碳纤维复合材料CFRP钻削加工技术的研究CFRP概念：工程用复合材料一般由较强的、脆性的、高模量的材料和较弱的、韧性的、低模量的材料组成。

在复合材料中前者被称为增强体，后者被称为基体。

碳纤维增强复合材料(简称碳纤维复合材料)是以碳或石墨纤维为增强材料、以树脂为基体的复合材料。

碳纤维复合材料具有比强度和比模量高、抗疲劳性能好、耐热性能优良等优点。

碳纤维复合材料属于难切削加工材料，它性脆、强度高、碳纤维硬度大、导热能力差，导热系数只为奥氏体不锈钢的1/5~1/10。

碳纤维的高硬度使得刀具磨损快、刀具耐用度低。

另外碳纤维复合材料各向异性，层间强度低，切削时在切削力作用下容易产生分层、撕裂等缺陷，钻孔时尤为严重，加工质量难以保证。

传统方法钻削碳纤维复合材料存在的问题：碳纤维是由纤维和基体组成的二相或多相结构，是非均质和各向异性的，且硬度很高，钻头磨损严重，刀具耐用度很低。

孔加工质量极差。

孔虽然被钻出，但完全没有金属材料孔那样完整规则的形状，并伴有撕裂、劈裂、起毛、分层等缺陷产生。

切屑多为粉尘，容易污染环境，危害人的健康；另外切屑的导电性易使电器设备和电网短路。

提高钻头的耐磨性及防治粉尘污染的方法：改进钻头材质，提高钻头的耐磨性，钻削碳纤维复合材料时，切削温度不高，一般在50~200℃之间。

刀具磨损的原因主要是磨料磨损，采用高硬度刀具材料。

粉尘污染的防止，可以在钻削过程中加入水性切削液，使粉尘被水性切削液带走，而不散布到空气中去。

加入水性切削液对刀具耐用度及制孔质量毫无影响。

碳纤维复合材料加工孔的缺陷：主要表现在：①孔出口撕裂和起毛；②孔壁周围材料发生分层；③孔壁表面粗糙及微裂纹；④入口劈裂；⑤孔形不圆及尺寸误差。

分层指由层间应力或制造缺陷等引起的复合材料铺层之间的脱胶破坏现象，这里的分层指的是钻孔过程中主要由轴向力作用引起的孔壁周围材料发生的层间分离现象。

撕裂发生在孔的出口侧的最表面一层，并沿孔出口侧最外层纤维方向扩展。

碳纤维复合材料的制备技术及应用第一章碳纤维复合材料的基础知识和特性碳纤维复合材料是由碳纤维和树脂基材料组成的复合材料。

其特性主要体现在以下几个方面：1. 强度高：碳纤维具有高强度和高模量的特点，其拉伸强度可达3Gpa以上，是钢铁的6倍。

2. 轻质化：碳纤维比钢铁轻约5倍，比铝轻约1.5倍，适用于制造高速运动器械和高性能航空器。

3. 抗腐蚀：碳纤维复合材料不易腐蚀，可以耐受高温和强酸碱等恶劣环境。

4. 难加工：由于碳纤维比钢铁和铝重量轻，密度小，因此碳纤维复合材料需要特殊的技术才能加工。

第二章碳纤维复合材料的制备技术碳纤维复合材料的制备主要包括以下几个步骤：1. 碳纤维预处理：碳纤维来自于煤炭或其他有机材料，必须经过高温炭化和拉伸成为直径在5-10μm之间的细长纤维。

这些碳纤维需要经过表面处理，使其具有活性和亲和性，以便树脂能够渗透在其中。

2. 材料混合：将经过处理的碳纤维和树脂混合均匀，通常使用手工混合或者机械混合方法。

机械混合主要使用高剪切力的混合器，将碳纤维和树脂搅拌均匀，以保证树脂能够均匀地渗透到碳纤维内部。

3. 成型：将混合好的材料放入模具中，进行压制、固化等处理，以使其成型成为所需形状。

4. 后处理：成型后的碳纤维复合材料需要进行后处理，例如切割、钻孔、表面打磨等，以达到所需的精度和光洁度。

第三章碳纤维复合材料的应用碳纤维复合材料在航空航天、汽车、运动器材、建筑等领域均有广泛的应用。

下面介绍几个典型的应用案例。

1. 航空航天领域：碳纤维复合材料由于强度高、轻质化的特点，被广泛应用于航空航天器的导弹、运输机、直升机等结构件中，例如美国的F-35隐形战斗机就大量使用碳纤维复合材料。

2. 汽车领域：碳纤维复合材料的轻质化特点使其成为汽车制造领域的热门材料。

例如法拉利的新款超跑FXX K就使用了碳纤维复合材料制造车体，以达到更高的性能和速度。

3. 运动器材领域：碳纤维复合材料在自行车、高尔夫球杆、网球拍、皮艇等运动器材中得到了广泛应用，其轻质化和强度高的特点使得运动器材更加耐用和易于操作。

数控机床加工碳纤维复合材料的技巧与经验随着碳纤维复合材料在航空航天、汽车、船舶等领域的广泛应用，对其加工技术的要求也日益提高。

数控机床作为现代制造业中的关键设备之一，其在碳纤维复合材料加工中起着重要作用。

本文将介绍一些数控机床加工碳纤维复合材料的技巧和经验，以帮助读者更好地进行加工工作。

首先，对于数控机床加工碳纤维复合材料来说，选择合适的加工工艺是至关重要的。

碳纤维复合材料具有高强度、低密度、耐热性等特点，但其脆性较大，容易出现层间剥离和断裂等问题。

因此，在选择加工工艺时，应考虑刀具的几何形状、材质和切削参数等因素，以保证加工的质量和效率。

其次，碳纤维复合材料相对于金属材料来说，具有较低的导热性和热膨胀系数，容易发生热损伤。

因此，在加工碳纤维复合材料时，应注意控制切削温度，避免过高的温度对材料性能产生不利影响。

可以采用降低切削速度、增加冷却润滑剂的使用量、合理选择刀具等方式来降低切削温度。

此外，碳纤维复合材料的加工过程中，易产生大量的切屑和粉尘，对设备和操作人员的健康都有一定的影响。

因此，应加强对切削液和切削粉尘的处理和收集，保持加工现场的整洁。

同时，应选择适当的个人防护装备，如戴口罩、手套等，以减少身体接触到有害物质的可能性。

在加工碳纤维复合材料时，机床的稳定性和刚性也是重要的考虑因素。

由于碳纤维复合材料的刀具进给量相对较小，对机床的刚性要求较高，以确保加工的精度和表面质量。

因此，应选择具有足够刚性的数控机床，并保持机床的运行状态良好，及时进行维护和保养。

另外，碳纤维复合材料的加工过程中，容易产生毛刺、拉丝、层间剥离等问题，对加工表面的质量形成威胁。

为保证加工表面的质量和精度，可以采用一些有效的措施，如合理选择切削参数、采用合适的刀具进给速度和轴向切削力、加工前后进行适当的表面处理等。

最后，加工碳纤维复合材料具有较高的技术含量，对操作人员的技术要求也较高。

操作人员应具备良好的数控机床操作技能、碳纤维复合材料加工工艺的理解和掌握，能够灵活处理各种加工问题。

碳纤维复合材料高质量制孔工艺与相关问题初探碳纤维复合材料是一种具有轻质、高强度、高刚度、耐腐蚀和耐高温等优点的新型材料，广泛应用于航空航天、汽车工业、体育器材等领域。

在实际应用中，碳纤维复合材料经常需要进行加工，其中制孔是较为常见的一种工艺。

然而，由于碳纤维复合材料的复杂性以及其与传统金属材料的差异，制孔过程常常面临一些特殊的挑战和问题。

本文将对碳纤维复合材料高质量制孔工艺及其相关问题进行初步探讨。

首先，要实现碳纤维复合材料的高质量制孔，需要解决以下几个关键问题：1. 刀具选择：碳纤维复合材料具有高强度和高硬度，因此需要选择具有足够硬度和刚度的刀具。

通常使用单晶钻或PCD （聚结金刚石）刀具，这些刀具具有较高的热稳定性和硬度，能够有效降低刀具磨损。

2. 切削参数：碳纤维复合材料具有各向异性和脆性特点，因此在切削过程中需要合理选择切削速度、进给速度和切削深度等参数。

一般来说，要避免高速切削和过大的进给量，以免引发碳纤维层的剥离和裂纹。

3. 切削液选择：切削液在碳纤维复合材料的制孔过程中起到冷却、润滑和减少磨损的作用。

合适的切削液应具有良好的冷却性能和润滑性能，并且不会对碳纤维复合材料产生腐蚀性。

4. 切削力监测：碳纤维复合材料的切削力通常较小，因此需要使用高精度的力传感器对切削力进行监测。

通过实时监测切削力，可以及时调整切削参数，避免过大的切削力导致碳纤维复合材料的剥离和断裂。

5. 刀具磨损检测与更换：刀具磨损对制孔质量和效率有着重要影响。

因此，需要开发适用于碳纤维复合材料的刀具磨损检测方法，并在刀具磨损达到一定程度时及时更换刀具，以确保制孔效果和加工质量。

除了以上关键问题外，碳纤维复合材料高质量制孔过程中还存在以下几个与之相关的问题：1. 碳纤维层的剥离和裂纹：碳纤维复合材料由纤维和基体组成，纤维层与基体的粘结力较弱，容易剥离和产生裂纹。

制孔过程中，切削力的作用容易导致碳纤维层的剥离和裂纹，进而影响制孔质量和强度。

碳纤维复合材料加工
碳纤维复合材料是一种由碳纤维和树脂基体组成的高强度、轻质材料，具有优
异的机械性能和耐腐蚀性能，因此在航空航天、汽车、船舶、体育器材等领域得到广泛应用。

碳纤维复合材料加工是指对碳纤维布料进行裁剪、预浸树脂、成型、固化等一系列工艺过程。

本文将介绍碳纤维复合材料加工的相关知识和技术要点。

首先，碳纤维复合材料加工的第一步是对碳纤维布料进行裁剪。

在裁剪过程中，需要根据零件的形状和尺寸，利用模具或者数控切割机对碳纤维布料进行精确的裁剪。

裁剪时要注意布料的方向，以保证零件在使用时具有良好的力学性能。

接下来是预浸树脂。

预浸树脂是指事先浸渍好树脂的碳纤维布料，其目的是为
了提高树脂与碳纤维之间的结合强度。

预浸树脂的制备需要控制树脂的浸渍量和固化剂的添加量，以确保树脂的固化度和性能稳定。

然后是成型工艺。

碳纤维复合材料的成型工艺有手工成型、压缩成型、注塑成
型等多种方式。

在成型过程中，需要根据零件的结构和要求，选择合适的成型工艺，并严格控制成型温度、压力和时间，以保证成型零件的质量。

最后是固化工艺。

固化是指树脂在一定温度下发生化学反应，形成坚固的结构。

在固化过程中，需要控制固化温度和时间，以确保树脂充分固化，同时避免产生气泡和裂纹。

总之，碳纤维复合材料加工是一项复杂的工艺过程，需要严格控制各个环节，
以确保最终产品具有优异的性能和质量。

希望本文的介绍能够对碳纤维复合材料加工有所帮助，也希望读者能够在实际操作中加以参考和运用。

制這.材料碳纤维复合材料力学性能试样的加工研究□杨维学上海特一丝路车辆装备有限公司上海201613摘要：为提高碳纤维复合材料力学性能试样的加工质量和效率，降低加工成本，采用磨削加工工艺，并研发了相关装备#分析了所采用的磨削加工工艺原理，介绍了加工装备的结构，并给出了工艺路线、加工工具及加工参数。

通过加工试验确认，与铳削加工相比，磨削加工碳纤维复合材料力学性能试样在加工精度、表面质量等方面均具有优势，一次性投入降低90%，刀具成本降低2/3#可见，磨削加工是一种经济高效的加工工艺，适用于碳纤维复合材料力学性能试样加工。

关键词:碳纤维复合材料力学性能试样加工中图分类号：TH162文献标志码：B文章编号$1000-4998(2020)02-0074-04Abstract:In order to improve—e processing quality and eXicmncy of the mechanical property specimen made of carbon fi—er composite and reduce the processing cost,the abrasive mahining process was adopted% and related equipment was developed.The principle of grinding process was analyzed,the structure of—e processing equipment was introduced,and the process route,tooling and processing parameters were given.Through the processing test,—is confirmed that compared with the milling process,the abrasive machining process for mechanical property specimen made of carbon fiber composite have advantages in working accuracy and surface quality,and the who—investment is reduced by90%while the tool cost is reduced by2/3.It can be seen that the grinding process is a cost-effective pocasing techno—ay,which is su—able for the processing of mechanical prperty specimen made of carbon fiber composite.Keywoixis:Carbon FiSer Composite Mechanical Property Specimee Processing1研究背景碳纤维复合材料是一种由碳纤维和增强树脂复合而成的新型材料，具有比刚度和比强度高的特性，以及耐腐蚀、耐疲劳等性能，可以替代部分常规金属材料。

碳纤维复材加工工艺参数
碳纤维复合材料是一种由碳纤维和树脂基体组成的复合材料，具有高强度、轻质、耐腐蚀等优点，因此在航空航天、汽车、运动器材等领域得到广泛应用。

在加工碳纤维复合材料时，工艺参数是非常重要的，包括但不限于以下几个方面：
1. 切削参数，包括切削速度、进给速度和切削深度。

针对碳纤维复合材料的特性，需要选择合适的切削速度和进给速度，以避免碳纤维层的脱落和树脂基体的热损伤，同时要控制切削深度，避免过大的切削力导致工件损伤。

2. 刀具选择，针对碳纤维复合材料的加工特点，通常会选择特殊的刀具，如多刃复合材料刀具或者金刚石刀具，以保证切削质量和工具寿命。

3. 冷却润滑，由于碳纤维复合材料的加工容易产生高温，因此需要采用合适的冷却润滑方法，以降低温度、减少摩擦和延长工具寿命。

4. 加工顺序，在加工碳纤维复合材料时，需要合理安排加工顺
序，通常会采用先粗加工后精加工的方式，以保证加工效率和加工质量。

5. 质量检测，加工完成后需要进行质量检测，包括外观质量、尺寸精度和表面质量等，以确保加工件达到要求。

综上所述，碳纤维复合材料的加工工艺参数涉及多个方面，需要综合考虑材料特性、加工工艺和设备条件等因素，以确保加工质量和效率。

在具体加工过程中，还需要根据实际情况进行调整和优化，以获得最佳加工效果。

碳纤维复合材料技术的发展与应用近年来，碳纤维复合材料技术在工业、航空航天、汽车、体育器材等领域的广泛应用，成为了创新科技和高技术领域中备受关注的重要技术。

本文将从碳纤维复合材料技术的定义、历史、特点、应用以及发展趋势等方面进行探讨和分析。

一、碳纤维复合材料技术的概述碳纤维复合材料是一种由高强度、高韧性的碳纤维和树脂、金属等复合而成的工程材料。

碳纤维作为一种高强度、低密度、高模量的未来材料，其轻量化和高强度的特性使得其在水、陆、空和密闭环境等各种场合中都有着极为广泛的应用前景。

二、碳纤维复合材料技术的历史碳纤维的发现最早可以追溯到1958年，当时美国公司发现了一种具有高强度低密度的碳纤维，但由于碳纤维的生产成本高，使得其在很长一段时间里只是被用在军事领域里。

直到1980年代，随着碳纤维生产工艺的不断改进，碳纤维材料逐渐成为民用领域的材料，例如体育用品、高档汽车、航空航天、建筑、医疗器械等。

到了21世纪初，碳纤维复合材料的应用趋势明显。

它在飞机制造、航天航空、汽车制造、体育用品、军事装备等领域中的广泛应用，都成为了碳纤维复合材料技术大力发展的重要推动因素。

三、碳纤维复合材料技术的特点1、质轻高强碳纤维复合材料最显著的特点就是轻量、高强。

因为碳纤维材料的比重只有传统材料的1/4，因此在保证其强度的前提下，可以大大降低材料的重量，提高机器的运行效率。

2、机械性能优异碳纤维复合材料具有优异的机械性能，不仅在强度上表现非常突出，而且抗压性、抗弯性、耐腐蚀性等指标也均优于不少金属材料。

因此，碳纤维复合材料的应用范围非常广泛。

3、高耐久性、寿命长碳纤维复合材料在使用过程中，不仅极少发生疲劳破坏现象，而且因其拥有非常好的耐久性，所以其寿命过长，经久耐用。

4、加工性强碳纤维复合材料可以在不同环境下进行各种加工和成型，其应用场合也十分广泛。

碳纤维复合材料的加工过程简单方便，经济效益较高。

四、碳纤维复合材料技术的应用1、航空航天领域飞机的外壳、机翼、弹射器等部分，都使用了碳纤维复合材料，因为它们比金属材料更轻、更坚固，能够提高飞行器的稳定性，并提高飞机的耐久性和使用寿命。

碳纤维板是用碳纤维和树脂预制成型的复合材料。

其秉承了碳纤维自重轻、轻度高和耐腐蚀等特性。

我们碳纤维板主要用于无人机航模、X光滤线栅以及其他一些具有明显减重效果的高强度结构件。

它的密度仅为1.5g/cm^3，是钢材的1/5，而强度是同截面钢材的7-10倍。

一般碳纤维板在一次整体成型后，由于精度要求或装配需要，常需进行切削加工工艺，以下由无锡威盛新材料科技有限公司给大家简单介绍一下碳纤维板的加工工艺。

传统的机械加工方法包括车、铣、磨、钻等，目前基本上沿用传统的金属切削加工工艺和装备，具有加工方法简单、工艺成熟、设备投入少等特点，但同时也存在刀具磨损快、加工精度难以保证、加工效率低、加工过程中产生有害的粉末状切屑等缺点。

碳纤维强度大，但脆，机械加工时，如果用力太小没有用，用力太大的话会破裂，比较麻烦。

要解决上面的问题，最主要从刀具入手。

在切削工艺参数、切割深度相同的条件下，使用不同材料，尺寸，形状的刀具，对碳纤维材料进行切割，看效果如何，反复试验，控制变量，找到最合适的刀具。

刀具切削的力度、时间、环境的温度等因素也会影响到加工的结果。

根据无锡威盛新材料科技有限公司的多年经验，在对碳纤维复合材料进行钻孔时，刀其必须锋利，切削参数至少在2000r/min以上，但也不能过高，最好采用4000-6000r/min的转速。

在一些资历不是很高的碳纤维加工厂商里，很多都会遇到碳纤维复合材料机械切削加工出现的各种情况：1、材料呈层状，块状崩落、撕裂，最严重的情况是整个加工件报废。

2、刀具磨损快，如果使用钝刀具加工，更加容易造成胚料损伤，而在精加工的时候，刀具的形状和尺寸有所变化，会影响产品的形状和尺寸。

另外，对规定直径尺寸的刀而言，刀具的磨损会引起孔、槽尺寸的不稳定。

3、刀具的使用方法不够准确，寿命短，耐用度低，使产品的加工成本大大提高了，无法保证质量稳定和加工成本。

无锡威盛新材料科技有限公司从以往的经验总结出，“菠萝刃”镂铣刀这种刀具的上切、下切菱型刃设计能有效切断碳纤维材料。

碳纤维复合材料钻孔加工工艺研究引言碳纤维复合材料由于其高强度、轻质和耐腐蚀性，在各个领域都得到了广泛应用。

然而，由于其具有高硬度和脆性，碳纤维复合材料的钻孔加工一直以来都是一个具有挑战性的任务。

本文旨在研究碳纤维复合材料的钻孔加工工艺，以提供一种高效且可靠的方法。

1. 碳纤维复合材料的特点碳纤维复合材料具有以下特点：•高强度：碳纤维复合材料的强度比许多金属高很多。

•轻质：由于碳纤维的密度很低，所以碳纤维复合材料的重量很轻。

•耐腐蚀性：碳纤维复合材料在各种化学环境中都表现出很好的耐腐蚀性。

然而，由于其特殊的性质，碳纤维复合材料的钻孔加工存在一些困难。

2. 碳纤维复合材料钻孔加工的问题碳纤维复合材料的钻孔加工面临以下问题：2.1 高硬度由于碳纤维复合材料具有高硬度，传统的钻孔工艺很难达到理想的效果。

2.2 脆性碳纤维复合材料的脆性使得在钻孔加工过程中容易出现裂纹和断裂。

2.3 纤维混乱碳纤维复合材料的纤维结构非常复杂，钻孔时纤维容易混乱，降低了加工质量。

3. 碳纤维复合材料钻孔加工工艺的研究方法为了克服碳纤维复合材料钻孔加工中的问题，我们着重研究了以下工艺方法：3.1 切削液选择选择合适的切削液可以降低钻孔过程中的摩擦热，并且提供必要的冷却和润滑。

针对碳纤维复合材料的特性，我们选用了特殊的切削液。

3.2 钻头选择对于碳纤维复合材料的钻孔加工，选择合适的钻头非常重要。

我们通过对不同材料的钻头进行试验，最终确定了最适合碳纤维复合材料的钻头。

3.3 钻孔速度和进给速度的优化通过对钻孔速度和进给速度的优化，我们可以获得更好的加工效果和提高钻孔的质量。

3.4 降低钻孔温度碳纤维复合材料钻孔过程中容易产生高温，我们研究了降低钻孔温度的方法，以防止材料的热损伤。

4. 结果与讨论通过对碳纤维复合材料钻孔加工工艺的研究，我们获得了以下结果：•选择合适的切削液可以显著降低钻孔过程中的摩擦热，提高钻孔的质量。

•合适的钻头能够有效钻穿碳纤维复合材料，同时降低碳纤维的混乱程度。

碳纤维复合材料的研究与应用简介碳纤维复合材料是一种高强度、高刚度、轻质化、高耐蚀性的高级材料。

它由碳纤维和树脂基体组成，具有优异的力学、物理、化学等性能。

目前，碳纤维复合材料已广泛应用于航空航天、汽车制造、体育器材、医疗器械等领域。

碳纤维的生产碳纤维是一种高强度、高模数的纤维材料，其主要成分是碳元素。

碳纤维的生产主要分为以下几步：原料选择碳纤维的原材料是聚丙烯腈(PAN)、沥青和煤焦油。

其中以PAN为主要原料，其次是沥青和煤焦油。

PAN的纤维化程度高，且经济实惠，是碳纤维生产的主要原料。

纤维化PAN经过预处理后，再通过拉伸和碳化的工序，制成碳纤维。

碳纤维的制备过程主要分为三个阶段：预氧化、碳化和石墨化。

预氧化是指将PAN预处理后固化，以便将其碳化成为具有一定强度的原始碳纤维。

碳化是指将预氧化后的PAN在高温下进行重整制备成高强高模的碳纤维。

石墨化是将碳化后的碳纤维在高温下处理，结晶化，以提高其强度与模量。

将制成的碳纤维进行表面处理，并进行丝束整理、筛分、对捻等后处理加工，成为纤维束或纤维绳。

树脂基体的选择和制备树脂基体常用的材料有热固性树脂和热塑性树脂。

热固性树脂多用于碳纤维的制造中，热塑性树脂主要用于易于成型的产品。

热固性树脂主要有环氧树脂、苯醇酚树脂、酚醛树脂等。

环氧树脂是最常用的基体材料，它具有良好的化学稳定性和耐久性，且可通过改变配比，达到不同的性能要求。

热塑性树脂主要有聚酰亚胺树脂、聚酰胺树脂等。

与热固性树脂相比，热塑性树脂具有成型性好、质量稳定、加工稳定等优点，但强度和耐用性较弱。

碳纤维复合材料的制备碳纤维和树脂基体通过复合工艺制成碳纤维复合材料。

碳纤维复合材料的制造一般包括以下工艺流程：布料、预浸渍、硬化、成型、修整、钻孔、表面处理等工序。

布料纤维以规定长度、宽度、厚度等要求，堆放在模具内。

将环氧树脂预浸渍碳纤维纱线匀布在模具上，排出预浸渍后的碳纤维，压实为薄片，形成初步成型。

硬化放入烤箱中，固化出初步制成的树脂固体。

第４２卷第６期㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀固体火箭技术ＪｏｕｒｎａｌｏｆＳｏｌｉｄＲｏｃｋｅｔＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀Ｖｏｌ．４２Ｎｏ．６２０１９碳纤维复合材料车削加工技术研究①孙㊀坤，徐红霞，刘小建，张㊀军，牛㊀军（西安航天复合材料研究所，西安㊀７１００２５）㊀㊀摘要：碳纤维复合材料硬度高，耐磨性强，属于典型的难加工材料，易产生分层㊁毛刺㊁开裂等加工缺陷㊂研究了车削工艺参数：切削深度ａｐ㊁主轴转速ｎ㊁切削进给量ｆ对碳纤维复合材料构件加工表面质量的影响㊂结果表明，按以下工艺参数选取时，可获取最高生产效率和最佳加工表观质量；精加工时，选取切削深度ａｐ＝０．３ｍｍ㊁切削进给量ｆ＝０．１ ０．２ｍｍ／ｒ㊁主轴转速ｖ＝１００ １２０ｒ／ｍｉｎ；粗加工时，选取切削深度ａｐ＝３ｍｍ㊁切削进给量ｆ＝０．３ ０．８ｍｍ／ｒ㊁主轴转速ｖ＝６０ ８０ｒ／ｍｉｎ㊂关键词：碳纤维复合材料；难加工材料；车削加工；表面粗糙度中图分类号：Ｖ２５８㊀㊀㊀文献标识码：Ａ㊀㊀㊀文章编号：１００６⁃２７９３（２０１９）０６⁃０８１４⁃０４ＤＯＩ：１０．７６７３／ｊ．ｉｓｓｎ．１００６⁃２７９３．２０１９．０６．０２２ＲｅｓｅａｒｃｈｏｎｔｈｅｔｕｒｎｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｏｆｃａｒｂｏｎｆｉｂｅｒｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓＳＵＮＫｕｎ，ＸＵＨｏｎｇｘｉａ，ＬＩＵＸｉａｏｊｉａｎ，ＺＨＡＮＧＪｕｎ，ＮＩＵＪｕｎ（Ｘｉ＇ａｎＡｅｒｏｓｐａｃｅＣｏｍｐｏｓｉｔｅｓＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｘｉ＇ａｎ㊀７１００２５，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｃａｒｂｏｎｆｉｂｅｒｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓａｒｅｔｙｐｉｃａｌｍａｔｅｒｉａｌｓｄｉｆｆｉｃｕｌｔｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇｄｕｅｔｏｔｈｅｉｒｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｈｉｇｈｈａｒｄ⁃ｎｅｓｓａｎｄｅｘｃｅｌｌｅｎｔｗｅａｒｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ，ｗｈｉｃｈａｒｅｍｏｒｅｓｕｓｃｅｐｔｉｂｌｅｔｏｐｒｏｄｕｃｅｍａｃｈｉｎｉｎｇｄｅｆｅｃｔｓ，ｓｕｃｈａｓｄｅｌａｍｉｎａｔｉｎｇ，ｂｕｒｒ，ａｎｄｃｒａｃｋ．Ｔｈｅｅｆｆｅｃｔｓｏｆｐａｒａｍｅｔｅｒｓｆｏｒｔｕｒｎｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ｓｕｃｈａｓｔｈｅｄｅｐｔｈｏｆｃｕｔｔｉｎｇ（ａｐ），ｓｐｉｎｄｌｅｒｏｔａｔｉｏｎｒａｔｅ（ｎ）ａｎｄｔｈｅｆｅｅｄｉｎｇｒａｔｅ（ｆ），ｏｎｔｈｅｍａｃｈｉｎｅｄｓｕｒｆａｃｅｑｕａｌｉｔｙｏｆｃａｒｂｏｎｆｉｂｅｒｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓｈａｖｅｂｅｅｎｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｈｉｇｈｅｓｔｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙａｎｄｐｅｒｆｅｃｔｍａｃｈｉｎｅｄｓｕｒｆａｃｅｑｕａｌｉｔｙｃｏｕｌｄｂｅａｃｈｉｅｖｅｄａｔｔｈｅｇｉｖｅｎｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇｐａｒａｍｅｔｅｒｓｏｆｔｈｅｆｉｎｅｆｉｎｉｓｈｉｎｇ：ｔｈｅｃｕｔｔｉｎｇｄｅｐｔｈｏｆ０．３ｍｍ，ｔｈｅｆｅｅｄｒａｔｅｏｆ０．１ ０．２ｍｍ／ｒ，ａｎｄｔｈｅｓｐｉｎｄｌｅｒｏｔａｔｉｏｎｒａｔｅｏｆ１００ １２０ｒ／ｍｉｎ，ｏｒｔｈｅｇｉｖ⁃ｅｎｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇｐａｒａｍｅｔｅｒｓｏｆｔｈｅｒｏｕｇｈｍａｃｈｉｎｉｎｇ：ｔｈｅｃｕｔｔｉｎｇｄｅｐｔｈｏｆ３ｍｍ，ｔｈｅｆｅｅｄｉｎｇｒａｔｅｏｆ０．３ ０．８ｍｍ／ｒ，ａｎｄｔｈｅｓｐｉｎｄｌｅｒｏ⁃ｔａｔｉｏｎｒａｔｅｏｆ６０ ８０ｒ／ｍｉｎ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｃａｒｂｏｎｆｉｂｅｒｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ；ｈｉｇｈｌｙｒｉｇｉｄｍａｔｅｒｉａｌｓ；ｔｕｒｎｉｎｇ；ｓｕｒｆａｃｅｒｏｕｇｈｎｅｓｓ０㊀引言碳纤维增强树脂基复合材料（ＣＦＲＰ）是一类新兴的先进复合材料，具有轻质㊁高比强㊁高比模㊁耐腐蚀㊁抗疲劳㊁材料性能可设计等优点，成功用于航空㊁航天㊁军工㊁交通㊁能源等领域［１－５］㊂碳纤维增强树脂基复合材料构件或产品，通常是采用缠绕成型技术㊁ＲＴＭ成型技术㊁热压罐成型技术等进行近净成型，一般不需要大余量切削加工［６－７］㊂但在高精度应用条件下，现有的ＣＦＲＰ成型工艺难以满足产品最终尺寸精度和表面质量要求㊂因此，需要对ＣＦＲＰ构件或产品进行二次加工，以进一步提高其精度和表面质量㊂碳纤维增强树脂基复合材料是一类典型的难加工材料，在工业化批量加工生产过程中，材料易产生分层㊁毛刺㊁开裂等问题，其切削加工技术仍存在较多的技术瓶颈［８－１０］㊂本文从切削深度ａｐ㊁主轴转速ｎ㊁切削进给量ｆ等参数选取，研究车削工艺参数对ＣＦＲＰ材料加工的表观质量和生产效率的影响，进而优化工艺参数来保证产品车削加工质量稳定性及高效生产㊂１㊀实验材料及方法１．１㊀试验件本文采用Ｔ３００碳纤维编织碳布模压成型，样品厚度约１０ｍｍ，基体为环氧树脂，材料硬度为ＨＲＣ５５４１８ ①收稿日期：２０１９⁃０１⁃２８；修回日期：２０１９⁃０３⁃０８㊂作者简介：孙坤（１９７８ ），男，硕士／高级工程师，研究方向为复合材料加工㊂Ｅ⁃ｍａｉｌ：１３７７４２２１９＠ｑｑ．ｃｏｍＨＲＣ６５㊂１．２㊀车削三要素正交试验通过对车削加工三要素切削深度ａｐ㊁主轴转速ｎ㊁切削进给量ｆ进行对比性试验，分析加工表观质量㊂１．２．１㊀粗㊁精加工切削深度ａｐ试验（１）设置数控车床转速ｎ＝１００ｒ／ｍｉｎ，进给量为１０ｍｍ／ｍｉｎ（每转进给量为０．１ｍｍ／ｒ）；切削部位为试验件直线段２００ｍｍ长度范围；其切削速度ｖ＝π㊃Ｄ㊃ｎ，试验件外径Ｄ＝ϕ２５０ｍｍ，转速ｎ＝１００ｒ／ｍｉｎ，可控制恒定切削速度ｖ＝７８．５ｍ／ｍｉｎ㊂（２）按ｆ＝０．１ｍｍ／ｒ，ｖ＝７８．５ｍ／ｍｉｎ参数恒定下，使用聚晶金刚石刀具进行车削，分别通过数控系统调整切削深度ａｐ＝０．１㊁０．３㊁０．５㊁１㊁２㊁３㊁５㊁６．５ｍｍ㊂切削深度ａｐ每次变动都需在试验件２００ｍｍ行程内进行车削加工试验，并针对加工后表面进行观察，同时进行粗糙度测量并记录（粗糙度测量记录数值为加工表面任意３处测量值平均值）㊂１．２．２㊀粗㊁精加工主轴转速ｎ试验分别设置车削深度为ａｐ＝０．３ｍｍ和ａｐ＝３ｍｍ，数控系统内设置恒定ｆ进给量为０．１ｍｍ／ｒ，保持同一切深，依次设置转速ｎ＝２０㊁４０㊁６０㊁８０㊁１００㊁１２０㊁１５０㊁２００ｒ／ｍｉｎ㊂转速ｎ每次变动都需在试验件２００ｍｍ行程内进行车削加工试验，并针对加工后表面进行观察，同时进行粗糙度测量并记录（粗糙度测量记录数值为加工表面任意３处测量值平均值）㊂１．２．３㊀粗㊁精加工切削进给量ｆ试验分别设置车削深度为ａｐ＝０．３ｍｍ和ａｐ＝３ｍｍ，数控系统内设置车床主轴转速恒定ｎ＝８０ｒ／ｍｉｎ，保持同一切深，依次设置车削进给量ｆ＝０．０１㊁０．０５㊁０．１㊁０．２㊁０．３㊁０．５㊁０．８㊁１．０㊁１．３㊁１．５ｍｍ／ｒ㊂进给量ｆ每次变动都需在试验件２００ｍｍ行程内进行车削加工试验，对加工后表面进行观察，测量并记录粗糙度（粗糙度测量记录数值为加工表面任意３处测量值平均值）㊂２㊀结果与讨论２．１㊀切削深度ａｐ对表面质量的影响选用不同切削深度ａｐ后，加工表面粗糙度测量值及表观质量等情况见图１㊂从图１可看出，随着切削深度的增大，加工表观质量逐渐下降，当切削深度达到刀具承受极限状态后，就无法实现车削材料过程㊂对于精加工而言，主要指标就是优良的表面质量和精确的加工尺寸精度［８］㊂切深ａｐ在０．１ ０．５ｍｍ内时，表面粗糙度较为理想，维持Ｒａ在１０以下，加工尺寸精度也维持在０．０２ ０．０６ｍｍ，精度保持较好㊂如果切削深度ａｐ较低，虽然获得较好表观质量和尺寸精度，但从生产角度出发，无疑会使生产效率下降㊂因此，在保证表观质量和尺寸精度基本一致的情况下，选用切深较大的ａｐ参数㊂综上所述，精加工中可选取ａｐ在０．３ ０．５ｍｍ内作为批产条件ＣＦＲＰ材料精加工ａｐ参数㊂（ｆ＝０．１ｍｍ／ｒ㊁ｎ＝１００ｒ／ｍｉｎ）Ｆｉｇ．１㊀Ｒｅｌａｔｉｏｎｂｅｔｗｅｅｎｓｕｒｆａｃｅｒｏｕｇｈｎｅｓｓａｎｄｃｕｔｄｅｐｔｈ（ｆ＝０．１ｍｍ／ｒ㊁ｎ＝１００ｒ／ｍｉｎ）对于粗加工而言，对表观质量和尺寸精度要求都不高，只要保证粗加工后ＣＦＲＰ材料表面不产生过大的加工缺陷，防止这种加工缺陷大到深度过深，以至于精加工余量不足而已㊂（１）当粗加工切深ａｐ在１ ３ｍｍ内，表面粗糙度Ｒａ维持在１２ １４μｍ内，表观保持较好；（２）切深ａｐ在３ ５ｍｍ时，表面粗糙度Ｒａ维持在１４ １７μｍ内，表面较为粗糙，出现起毛及局部材料分层撕裂的现象；（３）如果切削深度ａｐ继续增大，ａｐ在５ ６．５ｍｍ时，表面粗糙度数值急速升高，表观质量极差，出现大面积材料撕裂，这主要是由于刀刃部切屑过大，挤压材料而非剪切材料造成基体破坏引起的㊂此时，极有可能使精加工ａｐ＝０．３ｍｍ时没有足够余量进行精加工㊂粗加工ａｐ在１ ３ｍｍ时，虽然获得较好表观质量和尺寸精度，但从生产角度出发，无疑会使生产效率下降，粗加工选用切深３ ５ｍｍ时，即可满足保证一定表观质量和尺寸精度，同时也顾及了生产效率㊂综上所述，粗加工中选取ａｐ在３ ５ｍｍ内作为批产条件ＣＦＲＰ材料粗加工ａｐ参数㊂２．２㊀主轴转速对表面质量的影响车削深度分别为ａｐ＝０．３ｍｍ（精加工）和ａｐ＝３ｍｍ（粗加工），选用不同转速ｎ后，加工表面粗糙度测量值及表观质量等情况见图２㊂从图２可知，随着主轴转速的增大，表面粗糙度还是呈上升趋势，但在ｎ＝１２０ｒ／ｍｉｎ（ｖ＝１００ｍ／ｍｉｎ）以下５１８２０１９年１２月孙坤，等：碳纤维复合材料车削加工技术研究第６期时，无论是粗加工还是精加工，粗糙度波动都不大，说明车削速度ｖ在此范围内对其加工表面的表观没有太大改善㊂对于精加工而言，主要指标就是优良的表面质量和精确的加工尺寸精度㊂从图２可看出，当转速ｎ＜１２０ｒ／ｍｉｎ时，工件表观粗糙度变化不大㊂因此从生产效率角度出发，转速越高，效率越高㊂因此，本文精加工中选取转速ｎ在１００ １２０ｒ／ｍｉｎ（切削线速度ｖ＝８０ １００ｍ／㊂图２㊀ｆ＝０．１ｍｍ／ｒ，ａｐ＝３ｍｍ㊁ａｐ＝０．３ｍｍ）Ｆｉｇ．２㊀Ｒｅｌａｔｉｏｎｂｅｔｗｅｅｎｓｕｒｆａｃｅｒｏｕｇｈｎｅｓｓａｎｄｓｐｉｎｄｌｅｓｐｅｅｄ（ｆ＝０．１ｍｍ／ｒ，ａｐ＝３ｍｍ㊁ａｐ＝０．３ｍｍ）对于粗加工而言，对表观质量和尺寸精度要求都不高，只要保证粗加工后ＣＦＲＰ材料表面不产生过大的加工缺陷㊂从图２可看出，当转速ｎ＜１２０ｒ／ｍｉｎ时，工件表观粗糙度变化不大，但转速ｎ＞８０ｒ／ｍｉｎ时，加工表面开始出现撕裂㊁起毛的现象㊂因此，本文粗加工中选取转速ｎ在６０ ８０ｒ／ｍｉｎ（切削线速度ｖ＝５０ ７０ｍ／ｍｉｎ）内作为批产条件ＣＦＲＰ材料粗加工切削速度㊂２．３㊀车削进给量ｆ对表面质量的影响车削深度分别为ａｐ＝０．３ｍｍ（精加工）和ａｐ＝３ｍｍ（粗加工），选用不同进给量ｆ后，加工表面粗糙度测量值及表观质量等情况见图３㊂从图３可看出，随着车削进给量ｆ的增大，表面粗糙度都是呈上升趋势㊂当ｆ＜０．２ｍｍ／ｒ时，无论粗㊁精加工，加工后表面粗糙度均较低㊂对于精加工而言，主要指标就是优良的表面质量和精确的加工尺寸精度㊂当车削进给量ｆ＜０．２ｍｍ／ｒ时，工件表观粗糙度变化不大㊂因此，从生产效率角度出发，进给量越高，效率越高，所以，本文精加工中选取进给量ｆ在０．１ ０．２ｍｍ／ｒ内作为批产条件ＣＦＲＰ材料精加工切削速度㊂当车削进给量ｆ＜０．８ｍｍ／ｒ时，工件表观粗糙度对于粗加工而言也可满足工艺要求㊂当车削进给量ｆ＞０．８ｍｍ／ｒ时，加工表面开始出现撕裂㊁起毛的现象㊂从生产效率角度出发，进给量越高，效率越高㊂因此，本文粗加工中选取ｆ在０．３ ０．８ｍｍ／ｒ内作为批产条件ａ：ａｐ＝３ｍｍ㊁ｂ：ａｐ＝０．３ｍｍ）Ｆｉｇ．３㊀Ｒｅｌａｔｉｏｎｂｅｔｗｅｅｎｓｕｒｆａｃｅｒｏｕｇｈｎｅｓｓａｎｄｇｉｖｉｎｇａｍｏｕｎｔ（ｎ＝８０ｒ／ｍｉｎ，ａ：ａｐ＝３ｍｍ㊁ｂ：ａｐ＝０．３ｍｍ）３㊀结论根据以上试验步骤进行的工艺试验和结果分析，批产条件车削工艺参数按下述方式选取：（１）车削ＣＦＲＰ材料时，为提高生产效率，需进行粗加工余量和精加工尺寸的工步分离㊂（２）车削三要素切削深度㊁切削进给量㊁切削速度的合理选取对于实际生产状态下ＣＦＲＰ材料批量车削加工的表观质量和生产效率有着重要影响㊂（３）精加工时，选取切削深度ａｐ＝０．３ｍｍ㊁切削进给量ｆ＝０．１ ０．２ｍｍ／ｒ㊁主轴转速ｖ＝１００ １２０ｒ／ｍｉｎ时，可获取最高生产效率和最佳加工表观质量；粗加工时，选取切削深度ａｐ＝３ｍｍ㊁切削进给量ｆ＝０．３ ０．８ｍｍ／ｒ㊁主轴转速ｖ＝６０ ８０ｒ／ｍｉｎ时，可获取最高生产效率和充裕余量的加工表面㊂参考文献：［１］㊀李威，郭权锋．碳纤维复合材料在航天领域的应用［Ｊ］．中国光学，２０１１．（３）：２０１⁃２１２．ＬＩＷｅｉ，ＧＵＯＱｕａｎｆｅｎｇ．Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆｃａｒｂｏｎｆｉｂｅｒｃｏｍｐｏｓ⁃ｉｔｅｓｔｏｃｏｓｍｏｎａｕｔｉｃｆｉｅｌｄｓ［Ｊ］．ＣｈｉｎｅｓｅＪｏｕｒｎａｌｏｆＯｐｔｉｃｓ，２０１１（３）：２０１⁃２１２．［２］㊀黄晓燕，刘波．先进树脂基复合材料在巡航导弹与战机上的应用［Ｊ］．飞航导弹，２０１１（８）：８７⁃９２．ＨＵＡＮＧＸｉａｏｙａｎ，ＬＩＵＢｏ．Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆａｄｖａｎｃｅｄｒｅｓｉｎｍａ⁃ｔｒｉｘｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓｏｎｃｒｕｉｓｅｍｉｓｓｉｌｅｓａｎｄｂａｔｔｌｅｐｌａｎｅ［Ｊ］．ＷｉｎｇｅｄＭｉｓｓｉｌｅｓＪｏｕｒｎａｌ，２０１１（８）：８７⁃９２．［３］㊀章令晖，陈萍．先进树脂基复合材料在卫星天线系统中的应用［Ｊ］．宇航材料工艺，２０１１，４１（４）：１⁃５．６１８ ２０１９年１２月固体火箭技术第４２卷ＺＨＡＮＧＬｉｎｇｈｕｉ，ＣＨＥＮＰｉｎｇ．Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆａｄｖａｎｃｅｄｒｅｓｉｎｍａｔｒｉｘｃｏｍｐｏｓｉｔｅｉｎｓａｔｅｌｌｉｔｅａｎｔｅｎｎａｓｙｓｔｅｍ［Ｊ］．ＡｅｒｏｓｐａｃｅＭａｔｅｒｉａｌｓ＆Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２０１１，４１（４）：１⁃５．［４］㊀程功，肖军，李建军．树脂基复合材料在机载导弹领域的应用［Ｊ］．航空制造技术，２０１０，１７：８６⁃８８．ＣＨＥＮＧＧｏｎｇ，ＸＩＡＯＪｕｎ，ＬＩＪｉａｎｊｕｎ．Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆｒｅｓｉｎｍａｔｒｉｘｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓｏｎａｉｒｂｏｒｎｅｍｉｓｓｉｌｅ［Ｊ］．ＡｅｒｏｎａｕｔｉｃａｌＭａｎｕ⁃ｆａｃｔｕｒｉｎｇＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２０１０，１７：８６⁃８８．［５］㊀赵云峰．先进纤维增强树脂基复合材料在航空航天工业中的应用［Ｊ］．军民两用技术与产品，２０１０（１）：４⁃６．ＺＨＡＯＹｕｎｆｅｎｇ．Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆａｄｖａｎｃｅｄｆｉｂｅｒｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄｐｏｌ⁃ｙｍｅｒｍａｔｒｉｘｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓｉｎａｖｉａｔｉｏｎｉｎｄｕｓｔｒｙ［Ｊ］．ＤｕａｌＵｓｅＴｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ＆Ｐｒｏｄｕｃｔｓ，２０１０（１）：４⁃６．［６］㊀陈祥宝．先进树脂基复合材料发展与应用［Ｊ］．航空材料学报，２００３（增刊）：１９８⁃２０４．ＣＨＥＮＸｉａｎｇｂａｏ．Ｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔａｎｄａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓｏｆａｄ⁃ｖａｎｃｅｄｐｏｌｙｍｅｒｍａｔｒｉｘｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＡｅｒｏｎａｕｔｉ⁃ｃａｌＭａｔｅｒｉａｌｓ，２００３，２３（ｚ１）：１９８⁃２０４．［７］㊀路冬，李志凯，融亦鸣，等．基于宏观各向异性碳纤维增强树脂基复合材料的切削仿真［Ｊ］．复合材料学报，２０１４，３１（３）：５８４⁃５９０．ＬＵＤｏｎｇ，ＬＩＺｈｉｋａｉ，ＲＯＮＧＹｉｍｉｎｇ，ｅｔａｌ．Ｃｕｔｔｉｎｇｓｉｍｕｌａ⁃ｔｉｏｎｏｆｃａｒｂｏｎｆｉｂｅｒｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄｒｅｓｉｎｍａｔｒｉｘｃｏｍｐｏｓｉｔｅｍａｔｅｒｉａｌｂａｓｅｄｏｎｍａｃｒｏｓｃｏｐｉｃａｎｉｓｏｔｒｏｐｙ［Ｊ］．ＡｃｔａＭａｔｅｒｉａｅＣｏｍｐｏｓｉ⁃ｔａｅＳｉｎｉｃａ，２０１４，３１（３）：５８４⁃５９０．［８］㊀ＫｕｍａｒＭＮ，ＳｕｂｂｕＳＫ，ＫｒｉｓｈｎａＰＶ，ｅｔａｌ．Ｖｉｂｒａｔｉｏｎａｓ⁃ｓｉｓｔｅｄｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌａｎｄａｄｖａｎｃｅｄｍａｃｈｉｎｉｎｇ：ａｒｅｖｉｅｗ［Ｊ］．ＰｒｏｃｅｄｉａＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，２０１４，９７：１５７７⁃１５８６．［９］㊀ＢａｒａｎｉＡ，ＡｍｉｎｉＳ，ＰａｋｔｉｎａｔＨ，ｅｔａｌ．Ｂｕｉｌｔ⁃ｕｐｅｄｇｅｉｎｖｅｓｔｉ⁃ｇａｔｉｏｎｉｎｖｉｂｒａｔｉｏｎｄｒｉｌｌｉｎｇｏｆＡｌ２０２４⁃Ｔ６［Ｊ］．Ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃｓ，２０１４，５４（５）：１３００⁃１３１０．［１０］㊀ＲｉｃｈａｒｄＺｅｍａｎｎ，ＬｕｋａｓＫａｉｎ，ＦｒｉｅｄｒｉｃｈＢｌｅｉｃｈｅｒ．Ｖｉｂｒａ⁃ｔｉｏｎａｓｓｉｓｔｅｄｍａｃｈｉｎｉｎｇｏｆｃａｒｂｏｎｆｉｂｅｒｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄｐｏｌｙｍｅｒｓ［Ｊ］．ＰｒｏｃｅｄｉａＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，２０１４，６９：５３６⁃５４３．（编辑：卓飞）７１８２０１９年１２月孙坤，等：碳纤维复合材料车削加工技术研究第６期。

碳纤维增强复合材料加工中的应力分析与控制研究碳纤维增强复合材料是一种具有轻质高强的优异性能的新型材料。

在汽车、航空航天、船舶等领域有广泛的应用。

然而，由于其在加工过程中容易受到应力的影响，使其性能可能会发生变化，因此需要针对其加工中的应力分析与控制进行研究。

1. 碳纤维增强复合材料的基本结构及加工工艺碳纤维增强复合材料是由两种不同性质的材料组成的，即碳纤维和树脂基体。

其基本结构为单个或多个碳纤维通过树脂基体粘结在一起，形成整体。

其制造工艺主要包括预浸料模压、纺织预浸料复合、旋转成型、层叠成型等多种方法。

其中，预浸料模压是一种常用的制造工艺，其过程中需要对材料进行加热和压缩处理。

2. 碳纤维增强复合材料在加工过程中的应力分析由于碳纤维增强复合材料的制造过程需要加热和压缩处理，因此在加工过程中会受到一定的应力。

这些应力主要包括内部残余应力和加工应力两种。

内部残余应力是由于制造过程中材料的不同热膨胀系数和收缩率导致的应力，而加工应力则是由制造过程中施加的压力和温度变化引起的应力。

3. 应力对碳纤维增强复合材料性能的影响由于碳纤维增强复合材料的性能与其内部结构有关，因此应力的存在会对其性能造成不同程度的影响。

比如，内部残余应力会使材料变形、产生孔洞，导致材料的强度和刚度下降。

而加工应力则可能导致材料中的碳纤维错位、断裂，并可能产生裂纹，从而降低其整体性能。

4.应力分析与控制方法研究针对碳纤维增强复合材料加工过程中的应力问题，研究者们提出了一系列的分析与控制方法。

其中，通过优化加工工艺和控制加工参数来减轻应力是最常见的方法之一。

另外，利用数学模型模拟材料在加工过程中的应力分布和应力变化规律，是一种较为精确的方法。

同时，利用一些辅助手段如气囊、拉力调节器、真空抽气器等，也可以在一定程度上减少材料在加工过程中的应力。

5. 碳纤维增强复合材料应用前景碳纤维增强复合材料具有轻质、高强等优异性能，因此在各个领域应用前景广阔。