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ICS 49.040 V 18
HB/Z 409-2013
树脂基复合材料制件机械加工工艺
Machining process of resin matrix composite parts
2013-04-25 发布 2013-09-01 实施
中华人民共和国工业和信息化部 发 布
前 言
本指导性技术文件按照 GB/T 1. 1-2009 给出的规则起草。
本指导性技术文件由中国航空综合技术研究所归口。
本指导性技术文件起草单位：中国航空综合技术研究所、哈尔滨飞机工业(集团)有限责任公司、北京航空制造工程研究所、成都飞机工业(集团)有限责任公司。
本指导性技术文件主要起草人：张胜文、梁 勇、应 斌、曹红梅、皮付见。
树脂基复合材料制件机械加工工艺
1 范围
本指导性技术文件规定了树脂基复合材料制件机械加工工艺的材料、设备与工具、环境、工艺过程控制、质量控制、人员、安全等要求。
本指导性技术文件适用于树脂基复合材料制件的机械加工。
2 规范性引用文件
下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件， 仅所注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。
GJB 5304 军用复合材料术语
3 术语和定义、缩略语
3.1 术语和定义
GJB 5304 界定的以及下列术语和定义适用于本文件。
3.1.1
划伤 scratch
由于外部因素引起的零件表面有损伤纤维的缺陷。
3.1.2
压痕 indentation flaw
无表面破坏的凹陷。
3.1.3
破损 damage
在复合材料已加工表面上露出、且已分离的细丝或纤维。
3.2 缩略语
下列缩略语适用于本文件。
CBN——cubic boron nitride，立方氮化硼;
CMM——coordinate measuring machine，坐标测量机。
4 一般要求
4.1 工艺材料
工艺过程中所使用的主要工艺材料及技术要求见表 1。
表 1 主要工艺材料及技术要求
4.2 设备与工具
树脂基复合材料制件机械加工工艺用到的主要设备、工具及其技术要求见表 2。
表 2 主要设备、工具及技术要求
4.3 加工环境
4.3.1 制件的机械加工可在一般工作间施工，温度宜为 15℃~32℃, 相对湿度宜小于 75%。
4.3.2 室内应有良好的通风设施。
4.3.3 机械加工产生的粉尘应进行处理，不得污染环境。
4.3.4 工作间和工作区域应清洁、整齐。
5 工艺控制要求
5.1 工艺流程
机械加工典型工艺流程如图 1 所示。
图 1 机械加工典型工艺流程
5.2 加工前准备
加工前准备要求如下：
a) 目视检查工装应完好，清洁干净，无外来颗粒、油污或其他污垢;
b) 使用辅助夹紧装置时，不应使零件产生变形;
c) 切削刀具切削刃应锋利;
d) 目视检查制件应清洁干净，无外来颗粒、油污或其他污垢;
e) 将制件固定，必要时可使用抽真空装置或弓形夹等夹紧;
f) 确定加工基准时应考虑 CMM 检测的需要。
5.3 机械加工
5.3.1 切割
5.3.1.1 手工切割
手工切割技术要求如下：
a) 手工切割包括下列两种方法：
1) 风铣刀切割，切割的线速度范围宜在 10m/s～60m/s 之间;
2) 带锯切割，切割的线速度范围宜在 7m/s～40m/s 之间。
b) 切割碳纤维或玻璃纤维复合材料制件时，可采用金刚石刀具、金刚石涂层刀具、硬质合金刀具
或金刚石刀具。
c) 加工芳纶纤维复合材料时，宜采用细齿高速钢带锯。
d) 手工切割宜使用工装固定制件。
e) 用风铣刀沿切割模铣切加工面时，应平稳滑移动铣刀，然后去除毛刺。
f) 制件厚度大于 5mm 时，不宜使用手工切割方法切边。
g) 手工切割工艺参数的选择可参考表 A. 1。
5.3.1.2 机械切割
机械切割技术要求如下：
a) 加工碳纤维复合材料制件时，宜采用硬质合金涂层刀具或金刚石刀具;加工玻璃纤维复合材料制件时，宜硬质合金涂层刀具;
b) 应采用合适的工装夹紧制件，并使用工艺垫板，在刀具切出、切入处宜降低进给速度;
c) 若钻孔和切边在同一个工装上进行，宜先钻孔然后用销子锁紧或弓形夹夹紧，定位后再切边;
d) 切削碳纤维或玻璃纤维复合材料制件时，宜采用逆铣加工方法;切削芳纶纤维复合材料制件时，宜采用顺铣加工方法;
e) 铣边时所去除材料的宽度宜小于刀具直径;
f) 数控铣边可直接进行精加工，宜采用抽真空装置夹紧，应避免加工过程中断;
g) 机械切割工艺参数的选择可参考表 A.2、表 A.3。
5.3.2 制孔
5.3.2.1 钻孔
钻孔技术要求如下：
a) 加工碳纤维和玻璃纤维复合材料孔时，宜采用金刚石或金刚石涂层钻头;
b) 大型复杂曲面制件上钻孔时，宜使用数控机床，并采用专用切钻工装;
c) 干钻孔时，宜使用不含油的干燥压缩空气、二氧化碳等进行冷却;
d) 采用液态冷却液时，加工后的制件应立即清洗和干燥;
e) 加工通孔时，在钻出处宜放置工艺垫板，在将要钻透时应减小切削速度;
f) 加工深孔时，随着深度的增加宜减小进给速度;
g) 加工复合材料和金属材料复合结构的制件孔时，宜从金属材料一侧钻入;
h) 加工芳纶纤维复合材料制件孔时，应一次钻到要求的深度;
i) 手工钻孔时，宜使用钻孔工装，在同一个工装上钻多个孔时，每个孔钻完后宜用等径的销子将孔锁紧;
j) 手工钻直径大于 10mm 的孔时，一般先钻引导孔，然后采用划孔钻来划制;
k) 钻孔后应对孔进行清洁并去毛刺;
l) 钻孔工艺参数的选择可参考表 A.4。
5.3.2.2 镗孔
镗孔技术要求如下：
a) 宜选用金刚石刀具、金刚石涂层刀具或 CBN 涂层的硬质合金刀具;
b) 镗孔前其初孔直径余量宜为 0.6mm～1mm;
c) 镗孔工艺参数的选择可参考表 A.5。
5.3.2.3 铰孔
铰孔技术要求如下：
a) 宜采用机铰方式进行铰孔;
b) 宜使用硬质合金刀具或金刚石刀具;
c) 铰孔前其初孔直径余量宜为 0.15mm～0.4mm;
d) 镗孔工艺参数的选择可参考表 A.6。
5.3.2.4 锪窝
锪窝技术要求如下：
a) 手工锪窝时，宜利用锪窝限位器控制锪窝深度和角度;
b) 宜用组合刀具进行钻孔和锪窝;
c) 锪窝时，刀具在接触复合材料制件前应处于旋转状态;
d) 锪窝工艺参数的选择可参考表 A.7。
5.4 修整打磨
修正打磨技术要求如下：
a) 手动砂轮打磨时，线速度不应超过 25m/s;
b) 应沿制件边缘长度方向打磨;
c) 宜单向打磨。
5.5 检验
制件应进行表面检验、尺寸检验和内部检测等检验，检验要求如下：
a) 目测检查制件非加工表面是否有白斑，划伤、磕伤、碰伤等损伤;
b) 目测检查制件所有加工表面是否存在分层、裂纹、孔边毛刺、变色和过烧等现象;
c) 孔径尺寸宜使用塞规检查，平面上孔的位置度可用卡尺等检查;
d) 大尺寸或曲面上的孔的位置度、尺寸精度宜在三坐标数控测量机上检测;
e) 制件内部损伤可按设计要求进行无损检测。
6 质量控制要求
6.1 工艺过程中所使用的设备与工具，应无故障、无污垢、标记清楚，保证始终处于良好状态。
6.2 应通过工艺试验确定切深、切宽、进给速度、主轴转速等工艺参数。
6.3 需进行紫外线防护的制件，应使用防紫外线黑胶带进行防护。
6.4 应按 5.5 要求对制件进行检验，典型缺陷及检验方法参见附录 B。
7 人员、安全要求
7.1 操作人员应经技术培训合格后持证上岗。
7.2 工作时应穿戴符合安全规定的防护衣、手套、安全护镜和防尘过滤罩或防尘口罩，以防止纤维和粉尘刺激皮肤，损害呼吸道。
7.3 应采取防护措施，避免碳纤维粉尘进入电气设备，以免造成故障或产生火灾风险。
附 录 A
(资料性附录)
树脂基复合材料机械加工工艺参数表
A.1 手动切割工艺参数
手动切割厚度小于 5mm 制件时工艺参数见表 A. 1。
表 A.1 手动切割工艺参数表
A.2 机械切边加工工艺参数
机械切边厚度 3mm～8mm 制件时工艺参数见表 A.2。
表 A.2 机械切边加工工艺参数表
A.3 轮廓外形铣削加工工艺参数
轮廓外形铣削厚度 3mm～8mm 制件工艺参数见表 A.3。
表 A.3 轮廓外形铣削加工工艺参数表
A.4 钻孔和沉孔加工工艺参数
钻孔和沉孔加工工艺参数见表 A.4。
表 A.4 钻孔加工工艺参数表
A.5 镗孔加工工艺参数
镗孔教加工工艺参数见表 A.5。
表 A.5 镗孔加工工艺参数表
A.6 铰削加工工艺参数
铰削加工工艺参数见表 A.6。
表 A.6 铰孔加工工艺参数表
A.7 锪窝工艺参数
锪窝工艺参数见表 A.7。
表 A.7 锪窝加工工艺参数表
附 录 B
(资料性附录)
典型缺陷及检验方法
典型缺陷及检验方法见表 B. 1。
表 B.1 典型缺陷及检验方法
表 B.1 典型缺陷及检验方法(续)
