探析机械加工中复合材料孔成形过程的问题

迟波1,韩琳2,张博文3,于博4（通讯作者）

哈尔滨玻璃钢研究院有限公司  哈尔滨市  150000

摘要：随着社会的发展，复合材料的应用越来越多，到了现在，它在航空、船舶和建筑等方面都有了很大的应用，而且起到了很大的作用。为了更好地发挥其功能，还必须按照具体的要求，对其进行机加工，从而改善产品的品质，达到实用的要求。下面，本文从综述复合材料中的机械加工现状开始，重点对复合材料孔成型过程中的机械加工问题进行了剖析和论述，其中包含了在设计中对机械加工的充分考虑，以及对复合材料制孔质量产生影响的因素，以期对今后的研究工作有所帮助。

关键词：机械加工；复合材料；孔成形过程

引言

当前，伴随着材料科学的飞速发展，复合材料被大量地运用于各个领域。在检验复合材料产品的品质时，打孔是保证产品的通过性的关键。而在对孔眼进行切削时，又以机器切削为主，采用机器切削可有效保证切削精度。因此，为了提升制孔的成功率，在复合孔成型的时候，要注重设计出一套切实可行的制孔成型方案，在这个过程中，要重点考虑到诸如工装加工、刀具设计、技术工人机械操作等机械加工的影响，对机械加工的工艺进行优化设计，尽量采用比较简单的加工方法，这样才不会在加工复合材料的时候，破坏其结构的完整性，进而提升制孔的总体质量。

一、复合材料中机械加工现状

从它的诞生到它的实际使用，已走过了近五十年的时间。近年来，复合材料作为一种被普遍使用的建筑材料，在建筑领域起着不容忽视的作用。为使复合材料的效果得到最大程度的发挥，以满足实际工程建设的要求，实现高质量、高效率地建设工程，要以工程建设的具体要求为依据，对是否要进行机加工，如果要进行机加工，则要首先对复合材料进行设计；如果不是经过机加工，就是用模具来制造。此外，根据工程建设的要求，对其边缘部分进行了简易的处理。总的来说，在合成材料中有无机加工；无论采用何种方法对其进行机加工，其终极目标就是要给出其使用价值，以达到符合使用要求，从而提升建筑工程品质。

二、复合材料孔成形过程中机械加工问题

(一)全面考虑机加工对复合制孔的影响

1.孔模设计

复合材料孔成形效果受到了机械加工的很大影响，在具体开展复合材料孔成型设计时，要对机械加工进行充分的考虑，选择最适合的机械加工工艺，以确保经过机械加工，产品结构完善，品质达标。要实现这一目标，在设计复合材料孔的成形方案时，必须对制品结构、技术要求、加工工艺、加工时间和加工成本等因素进行综合考虑，从而确定最优的加工工艺。根据过去制备复合材料的实践经验，采用较简便的切削方法，可确保其致密孔隙的完整度。因此，设计者将复合材料的性能、孔的技术需求等因素进行了全面的分析，从而选取了一种具有较为简便的、能够达到高精度的制孔精度的工艺。

2.考虑成孔构造

为了使复合孔板成型后的承载性能达到设计要求，还必须确保复合孔板成型后的承载性能。而要实现这一目标，就必须在具体设计复合材料机加工的过程中，将增强孔成型的结构的完整性作为出发点，对复合材料孔成型机加工的过程中，材料结构层连续性被破坏的情形进行分析，并精确地掌握其影响因素，以此作为切入点，对机械加工工艺、流程及注意事项等进行优化设计，从而使得在后续机械加工的过程中，孔的质量能够满足技术的需求，从而使得其具备更高的应用价值。

3.产品结构质量和原材料考量

当前采用的组分很多，而且各种组分的性质也不一样，造成了成型后的孔型效应也各不相同。为确保复合材料孔成型符合实际要求，在具体进行设计工作时，需要对机械加工对复合材料结构层完整性的影响进行比较分析，从确保产品结构质量达标的角度来看，选择纤维浸渍性较好的复合材料，例如层压板的纤维浸渍性较好，制孔的合格率较高；由于玻璃钢的渗透性不好，导致铸件的成孔率不高。

(二)影响复合材料制孔质量的因素

1.工装

从更广泛的意义上来说，工装是指模具本身。在对复合材料孔进行加工的时候，要使用胎具或模具对复合材料进行处理，制品成型后进行脱模加工，这时就必须使用专用的工具夹具对制品进行固定、支撑及连接，进而使用机械对制品进行精细化加工，提升制品的品质。在实施复合材料孔成型机加工时，为防止模具影响，应注重模具的优化，即要严格根据加工精度，选取产品自身精确度高的面或孔作为定位基准，从而提高复合材料制孔的精度；要重视夹持机构的优化设计，即按照模具制造的要求，对机床上的夹持刀具进行合理的配置，使之符合实际的要求；要对模具加工中可能对加工操作产生影响的因素进行分析，例如模具装卸是否简单，然后进行优化，从而提升整体模具加工的敏感性和操作性。

2.刀具

在复杂的制孔工艺中，由于采用了多种不同的工具，这些工具的使用情况将会影响到制孔的质量。为确保复合材料的制品有较高的使用价值，在具体展开复合材料孔成型设计的过程中，就要将刀具作为一种影响因素，明确刀具材料、刀具结构及几何参数均会对刀具作用的发挥产生影响，从而对复合材料加工效果产生影响。因此，应该遵守有关的规范的规定，对刀具进行科学、理性的选择并对刀具进行设计，也就是在对钻头后角角度进行设计的时候，应该根据产品材料、加工厚度、刀具材料及所要实现的最佳加工效果来进行，从而对角度进行合理的设置，减少在机械加工中的钻孔分层程度和毛刺程度。在钻速的设计中，要对钻井的品质和钻头的磨耗进行分析，从而对钻井的转速进行适当的控制等。综上所述，目前，目前的纤维增强环氧树脂、聚酯和乙烯基塑料具有高硬度、难切削等特点，而且不能忍受在加工过程中出现任何的异常偏差，而且复合材料产品的前处理附加值高，更不能出现废品，因此，必须对切削工具给予足够的关注，对其进行优化和细化，以提升切削工具的使用效果。

3.人为因素

在组合孔型的成型工艺中，熟练工艺是主要的成型工艺，其工艺水平和专业素质对成型工艺的优劣有很大的影响。为防止质量问题的发生，技术人员必须对工艺流程及操作工艺进行熟悉，使机械加工作业规范化、合理化。有关负责人应当对复合材料机加工实际情况进行考察，对技术人员的操作能力进行准确把握，对其存在的缺陷进行分析。以此为切入点，对技术工人进行专项培训，对机械加工流程、操作工艺等方面进行深入的研究，让他们对模具加工等机械操作有一个详细而全面的认识，更加规范化、合理化及规范化的加工处理复合材料，确保成孔质量达标。因此，要想在复合孔口成型工艺中获得较好的工艺效果，就必须有专门技术人员的协助。

结语

总之，复合孔成型存在着一些困难，在实际操作的时候，会受到机器加工的干扰，从而造成了制孔的质量不高，无法达到工程施工的需要，从而对实现项目建设的目的造成了不利的影响。尽量地防止这种现象的出现，在制定复合材料孔成型方案时，要对机械加工工艺、复合材料等方面进行优选，在机械加工方面要考虑到工装、刀具及人为因素等方面的影响，对其进行优化，以增加孔成型方案的可能性，为改善复合材料产品的质量提供良好的环境。

参考文献：

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[2]王石磊.复合材料孔成形过程中机械加工问题探讨[J].科技创新与应用,2022(24):99.

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