前言

碳纤维复合材料（carbon fiber reinforced polymer，CFRP）具有比强度高、比刚度大、耐腐蚀、抗疲劳性能好、可设计性强等优点，在航空航天制造领域应用越来越广泛，复合材料的用量已成为衡量航空航天结构先进性的标志之一，用于制造飞机机翼、垂尾、大型运载火箭箭体与仪器舱等大型结构件。民用飞机结构要求具备长寿命，而机体结构的连接装配质量是影响民用飞机寿命的关键因素之一。机体结构需要采用大量的连接装配，其过程复杂，连接结构要求高度的稳定性，需要加工大量的高精度螺栓孔，因此必须保证制孔的质量一致性和稳定性，才能满足民用飞机结构长寿命对结构装配质量的高要求，高效精密无缺陷制孔成为复合材料／金属叠层结构装配的关键技术。CFRP由于其组织结构上的非均质性及力学性能上的各向异性，使其成为典型的难加工材料之一；其切削机理、加工质量创成机制、缺陷测试与评估方法、切削工艺和刀具技术等具有特殊性，金属切削理论与方法不能有效指导复合材料生产实践，如何实现复合材料的高效精密切削加工成为其推广应用的关键。

有关碳纤维复合材料与叠层结构的切削加工，虽然有相关技术研究报道，但碎片化的知识难以满足实际生产对切削理论和应用技术的体系化认知的需求。解决切削理论和技术对生产实际的有效指导问题成为燃眉之急。本书从系统的角度，以问题为导向，遵循基础理论研究、工艺技术研究、典型结构应用的技术路线，深入浅出地阐述了碳纤维复合材料与叠层结构切削加工和传统的金属切削加工的差异性，指出由此而带来的相关切削机理、物理建模与仿真、加工缺陷检测、质量标准与评价、切削工艺优化和先进刀具技术等方面的挑战和亟待解决的技术难题，并提供了大量基础性工艺数据和工艺技术规范。本书作为国内第一部系统全面地阐述碳纤维复合材料与叠层结构切削加工理论及应用技术的专著，可以对碳纤维复合材料与叠层结构切削加工生产实际提供理论指导和技术支持，促进碳纤维复合材料在航空航天高端装备制造中的大量应用。

本书内容是上海交通大学切削磨削与刀具研究基地在碳纤维复合材料与叠层结构切削加工方面取得的新理论、新技术、新工艺和新应用等成果的总结，这些成果得到了国家自然科学基金项目（51105253、51475298、51675204、51705319、51875355、51875356）、国家科技重大专项课题（2009ZX04014041、2012ZX04003051、2012ZX04003031、2015ZX04002102、2016ZX04002005、2017ZX04005001）、国家“863”计划项目（2009AA044304、2013AA040104）和其他项目（17PJ1403800、MSVZD201801、SAST2017 060、COMAC SFGS 2016 33277、USCAST2015 15、USCAST2016 14、15DZ0504500、Z1127949）的资助支持。本书由陈明负责统稿，徐锦泱负责编写第1章、第2章和第4章，安庆龙负责编写第3章、第5章和第6章。上海交通大学切削磨削与刀具研究基地博士生蔡晓江、魏莹莹、王昌赢参与了本书部分内容所涉及的相关科研工作。

本专著可为从事复合材料产品结构设计、产品研制、连接装配质量控制、复合材料切削工艺、先进刀具研发等领域的科技工作者提供指导与借鉴，供机械制造及其自动化学科高年级本科生和研究生学习参考。

由于作者水平有限，书中不妥之处恳请读者和专家批评指正。

作者
2018年9月