一种消除碳纤维复材零件制孔边缘折断缺陷的方法与流程

本申请涉及机械制造领域，特别适用于碳纤维复材零组件的制孔技术。

背景技术：

在当今航空航天制造业中，碳纤维复合材料作为一种高性能轻型材料，正被广泛地应用。碳纤维复合材料具有硬度高、强度大、导热性差等特点，属于难加工材料，使得在碳纤维复材上制孔的难度相应加大，对装配过程中制孔技术的基本技能提出了更高要求。

与金属件制孔不同，在碳纤维复材件上制孔极易磨损刀具，需使用价格昂贵的复材专用硬质合金或金刚石刀具制孔。制孔时常出现孔边缘折断、分层、过热、毛刺等缺陷，且以孔边缘折断缺陷居多。分析原因在于碳纤维复材零件通常是由很多层薄如蚕翼的碳布和玻璃布逐层铺贴胶接而成，刀具在穿过的碳布最后几层和最外层玻璃布时，由于在出口位置没有有效的支撑，而造成孔边缘收到刀具的推出而张开。目前解决办法是要求平均每钻制35－50个孔需及时更换新刀具，对于飞机来说，完成一架飞机产品需要钻孔几千个孔，而钻孔用刀具为专用刀具价格昂贵，如此制孔不仅成本非常高，而且制孔效率低、质量无法得以保证。现在急需找到一种新的加工方法，能经济高效的满足钻制要求。

技术实现要素：

为了解决上述问题，本申请提供了一种既能消除复材制孔边缘折断缺陷又无需频繁换刀的方法。

一种消除碳纤维复材零件制孔边缘折断缺陷的方法，在复材零件背面孔位置处加支撑件，随零件一起制孔。支撑件一般为铝板或铝箔胶带。如果用铝板做支撑件，铝板厚度1－2mm，宽度为25mm或30mm，长度按复材零件上需钻制的孔数量截取的矩形条状零件。在制孔前，将支撑件定位在复材零件制孔出口一侧，其长度方向的中心线与孔组中心线齐平后，在需加工孔位的两边用弓形夹固定。如果用铝箔胶带做支撑件，铝箔基材为铝箔，胶层为压敏胶。制孔前，将铝箔胶带叠加粘贴在复材零件的制孔出口端，至少两层以上，保证复材零件制孔的出口端被金属铝箔支撑件有效地支撑。

本发明的优点在于结构简单，使用方便，经济实用，适用性强。选择薄铝材料的目的是较少刀具的加工磨损，提高复材刀具的使用寿命。铝箔胶带可以适用于任何复杂的装配结构和轮廓表面，方便而高效。通过该方法的使用，有效地解决了复材制孔边缘断裂的问题，提高了制孔质量。同时也减少了复材粉尘在复材零件表面的附着，节省了清洗的工作量。并且减少对缺陷孔的返工，提高了加工效率，降低了废品率。

以下结合实施实例附图对该申请作进一步详细描述。

附图说明

图1复材零件制孔的工作状态示意

图中标号说明：1复材零件、2支撑件、3制孔方向、4孔

具体实施方式

参见附图，一种消除碳纤维复材零件制孔边缘折断缺陷的方法。支撑件2在开敞位置由铝制带板或分层垫板制作而成，厚度选择为1－2mm，宽度按紧固件孔4实际制孔孔径d乘以4选取，通常孔径小于等于6mm时选用宽度为25mm，孔径大于6mm时选用宽度为30mm，支撑件2所有锐边倒角、去毛刺；制孔前，先在复材零件1上制孔方向3的出口一侧定位支撑件2，支撑件2沿孔4中心对称，然后用弓形夹或粘接固定支撑件2。按制孔方向3通过复材零件1和支撑件2实施钻制孔4。

支撑件2在不开敞位置由铝箔胶带至少2层层叠粘接而成，铝箔基材为铝箔，胶层为压敏胶，铝箔胶带叠加粘贴在复材零件的制孔出口端。宽度按紧固件孔4实际制孔孔径d乘以4选取，通常孔径小于等于6mm时，胶带宽度选用1英寸，孔径大于6mm时胶带宽度选用1.5英寸为宜。

当制孔刀具穿透复材零件1时，由于在出口位置受到支撑件2的有效支撑，避免了复材零件1在孔4的出口边缘产生的折断缺陷。该方法有效地消除了复材制孔边缘折断缺陷，保证了产品制孔质量。