摘?要：復(fù)合材料是生活中常見(jiàn)的一種人造材料，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)，由于其復(fù)合特性，使得復(fù)合材料在進(jìn)行機(jī)械加工時(shí)，需要的操作和步驟比起單一材料制品更為繁瑣。本文就復(fù)合材料在設(shè)計(jì)過(guò)程中需要考慮的機(jī)械加工問(wèn)題進(jìn)行了探討，包括復(fù)合材料的層次結(jié)構(gòu)、質(zhì)量和加工方式的選擇以及材料加工模具的使用這四個(gè)方面。

關(guān)鍵詞：復(fù)合材料制品;設(shè)計(jì);機(jī)械加工

復(fù)合材料從被發(fā)明到使用，已經(jīng)有半個(gè)世紀(jì)左右的時(shí)間了，復(fù)合材料具有單一材料的優(yōu)點(diǎn)的同時(shí)，又可以規(guī)避掉單一材料的弱點(diǎn)[1]。一般來(lái)說(shuō)人們?cè)O(shè)計(jì)加工的復(fù)合材料強(qiáng)度較高的同時(shí)，還可具有質(zhì)量較輕，應(yīng)用面廣的特點(diǎn)。如今復(fù)合材料的應(yīng)用在日常生活和科研建筑軍事以及其他諸多領(lǐng)域都有涉及。而復(fù)合材料進(jìn)行機(jī)械加工則是機(jī)械材料引用于各個(gè)產(chǎn)業(yè)的前提，機(jī)械加工的水平和質(zhì)量會(huì)深深影響到復(fù)合材料的水平和質(zhì)量[2]。所以在進(jìn)行復(fù)合材料制品的設(shè)計(jì)時(shí)需要考慮到機(jī)械加工復(fù)合材料制品復(fù)合材料制品能夠滿足設(shè)計(jì)方案，考慮機(jī)械加工對(duì)復(fù)合材料的影響。本文就復(fù)合材料制品設(shè)計(jì)過(guò)程中需要考慮的機(jī)械加工問(wèn)題進(jìn)行探究。

一、機(jī)械加工在復(fù)合材料的使用現(xiàn)狀

復(fù)合材料作為一種廣泛應(yīng)用的工程材料，在應(yīng)用到工程施工前一般都需要進(jìn)行機(jī)械加工[3]。但也有極少?gòu)?fù)合材料可以不用進(jìn)行機(jī)械加工，可以直接應(yīng)用的，模壓制品就是其中之一;也有的復(fù)合材料只需要簡(jiǎn)單的進(jìn)行邊角料的剔除，手糊復(fù)合材料制品就是例子。但總體來(lái)說(shuō)，絕大多數(shù)的復(fù)合材料制品需要用到機(jī)械加工。

二、復(fù)合材料制品在設(shè)計(jì)階段應(yīng)考慮的機(jī)械加工因素

（一）層次結(jié)構(gòu)性

復(fù)合材料制品在設(shè)計(jì)和加工時(shí)要考慮機(jī)械加工對(duì)材料的層次性影響，一些機(jī)械加工會(huì)破壞復(fù)合材料的層次，影響復(fù)合材料的整體性能，甚至破壞掉材料的應(yīng)有功能，材料的結(jié)構(gòu)受到影響。如以生產(chǎn)一個(gè)滾筒狀材料為例子，如果直接采用車削的方式將材料形狀制造出來(lái)，就會(huì)有較大可能讓滾筒狀材料的外層材料脫落，材料的纖維層也會(huì)因此斷裂，而車削的機(jī)械加工方式比較粗暴直接，在操作時(shí)不能保證不對(duì)滾筒材料的結(jié)構(gòu)產(chǎn)生影響，有可能破壞材料的結(jié)構(gòu)。而如果用另一種加工方式，如先將材料制作為圓筒，再采用車削的方式將圓筒削成波紋一樣的形狀，然后在圓筒的表面纏上復(fù)合材料需要的厚度并固定，最后再次車削將材料制作為滾筒并讓其質(zhì)量和形狀符合要求[4]。按照這樣的加工方式，可以保證材料的層次性和結(jié)構(gòu)性。

（二）質(zhì)量

機(jī)械加工的質(zhì)量決定了復(fù)合材料的質(zhì)量，所以在設(shè)計(jì)復(fù)合材料的模型時(shí)，選擇真空浸漬和模壓成型的方式對(duì)復(fù)合材料加工材料往往有著更好的效果。使用層壓板對(duì)復(fù)合材料進(jìn)行加工可以得到更好的性能。

（三）加工工藝

在當(dāng)前的復(fù)合材料加工中，復(fù)合材料的加工工藝比起金屬加工仍然算是比較少的，但由于復(fù)合材料的問(wèn)世時(shí)間比起金屬材料加工只有短短幾十年的時(shí)間，因此了解復(fù)合材料加工工藝的人仍然比較少。但是復(fù)合材料的設(shè)計(jì)師必須足夠了解機(jī)械加工的工藝，了解機(jī)械加工在復(fù)合材料的加工中應(yīng)用的加工方式和可解決的問(wèn)題以及不能解決的問(wèn)題，了解機(jī)械加工在復(fù)合材料加工中對(duì)復(fù)合材料質(zhì)量的影響。只有在掌握以上機(jī)械加工的知識(shí)后，設(shè)計(jì)復(fù)合材料才有了基礎(chǔ)的加工知識(shí)，知道自己設(shè)計(jì)的復(fù)合材料能不能通過(guò)機(jī)械設(shè)計(jì)的方式做出來(lái)，避免設(shè)計(jì)的復(fù)合材料無(wú)法被生產(chǎn)或者生產(chǎn)中出現(xiàn)質(zhì)量問(wèn)題。在實(shí)際的復(fù)合材料生產(chǎn)方式中，磨削加工在復(fù)合材料的加工中可以最大程度的滿足復(fù)合材料的需求，生產(chǎn)出的復(fù)合材料質(zhì)量好，性狀改變小。但是磨削加工這一生產(chǎn)方法需要的生產(chǎn)成本高，不適宜所有的復(fù)合材料加工都應(yīng)用這一生產(chǎn)方式，但在某些要求高的復(fù)合材料生產(chǎn)中，可以采用這種方式進(jìn)行生產(chǎn)加工;常規(guī)的車削是常用的復(fù)合材料外表面加工方法，但上文也已經(jīng)提到，在應(yīng)對(duì)滾筒狀的復(fù)合材料時(shí)，車削直接應(yīng)用效果不好，可以不再用車削加工方式，改用其他的工藝讓滾筒的表面更加光滑有質(zhì)量;銑削加工一般在復(fù)合材料的機(jī)械加工中應(yīng)用于板型和矩形產(chǎn)品，銑削加工可以有效的處理產(chǎn)品的圓形孔和凹槽。但是在對(duì)復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)質(zhì)量進(jìn)行加工時(shí)，可能效果就不會(huì)那么好，加工后的復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)容易被破壞。復(fù)雜的復(fù)合材料加工，可以應(yīng)用膠接、鉚接的方式進(jìn)行產(chǎn)品的組裝，避免產(chǎn)品結(jié)構(gòu)受損。

（四）模具和工裝

在進(jìn)行復(fù)合材料的模具制作和設(shè)計(jì)時(shí)，需要考慮模具的加工范圍，一般來(lái)說(shuō)，復(fù)合材料的模具的選擇多為圓狀和管狀，這種模具制作出來(lái)的復(fù)合材料一般只進(jìn)行表面的加工。而內(nèi)部由模具自身制作完成。這就對(duì)模具的承受能力提出了要求，如果模具的承受能力有限導(dǎo)致在進(jìn)行復(fù)合材料的切削時(shí)模具產(chǎn)生了形變，就會(huì)導(dǎo)致復(fù)合材料的生產(chǎn)也隨之而出現(xiàn)質(zhì)量問(wèn)題，也無(wú)法保證在細(xì)節(jié)上，復(fù)合材料制作的產(chǎn)品是否足夠精細(xì)。工裝則是為了對(duì)模具生產(chǎn)出來(lái)的產(chǎn)品起到固定、支撐和保障精度，例如組合后的模制品在脫離模具后還需要一些加工，利用一些工裝工具對(duì)這些產(chǎn)品進(jìn)行固定和連接，就是工裝，也是為了方便接下來(lái)的機(jī)械加工。

三、結(jié)語(yǔ)

復(fù)合材料由于其特殊性對(duì)機(jī)械加工的需求主要就是四點(diǎn)，一就是層次和結(jié)構(gòu)，機(jī)械加工后的復(fù)合材料制品結(jié)構(gòu)不能被破壞，層次不能斷裂，保證兩者的完整性;二就是加工的質(zhì)量，應(yīng)該保證纖維浸漬性好、空隙率小或原材料水平高的復(fù)合材料制品的加工性能較高;三就是加工的工藝，復(fù)合材料的設(shè)計(jì)師必須足夠了解機(jī)械加工的工藝，了解機(jī)械加工在復(fù)合材料的加工中應(yīng)用的加工方式和可解決的問(wèn)題以及不能解決的問(wèn)題，了解機(jī)械加工在復(fù)合材料加工中對(duì)復(fù)合材料質(zhì)量的影響;四是模具和工裝，模具和工裝需要有一定的強(qiáng)度，工裝則是為了對(duì)模具生產(chǎn)出來(lái)的產(chǎn)品起到固定、支撐和保障精度，所以保證模具的強(qiáng)度和選擇合適的工裝都是必須的。

參考文獻(xiàn)：

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[3]趙亮，吳偉萍，馬國(guó)鋒.水下潛水器用復(fù)合材料制品的應(yīng)用研究[J].纖維復(fù)合材料，2017，34（2）：25-26，35.

[4]陳雯.纖維復(fù)合材料纏繞制品機(jī)械加工工藝優(yōu)化[J].自動(dòng)化應(yīng)用，2017，（2）：50-51.

作者簡(jiǎn)介：唐志安（1985-），男，漢族，上海人，本科，中級(jí)工程師，復(fù)材工裝設(shè)計(jì)與工藝。