碳纤维构件的手工制孔作业。图片来源：Offshore Spars
有一份航空标准，1991 年 6 月 18 日发布，同年 10 月 1 日实施。
三十五年过去，它没有被替代。在标准状态栏里，写的还是"现行"。
它叫 HB/Z 189-91《碳纤维复合材料构件制孔工艺》。编号里那个 Z，是"指导性技术文件"的意思——不是强制标准，但航空厂里做复材制孔，参数翻到最后，还是要回到这一份。
有意思的地方在于：它当初管的材料，和今天很多厂在做的材料，已经不是一回事了。
一、它管什么，不管什么
翻开适用范围，写得很克制：适用于碳纤维无纬布铺叠制成的构件；编织布铺叠制成的构件可参照执行。
一句话，边界画清楚了。
它管的是"铺叠—固化—制孔"这条线上的层合板。1991 年的航空复材，基本就是环氧预浸料单向带铺出来、热压罐固化。无纬布（unidirectional tape）是那个时代的主力形态，所以标准把适用范围锁在无纬布上，编织布只给"参照执行"。
它不管的也明白：蜂窝夹层结构的切割另引 HB/Z 175（高压水射流），表面粗糙度的定义引 GB 1031。整份标准的引用文件只有这两条。
三十多年前的技术文件，援引面窄。反过来说，也精准——只管自己该管的那一段，不越界。
而今天在做的自动铺丝构件、热塑性基体构件，标准里一个字都没有。这不是标准的错，是它出生的年代还没有这些东西。
二、那张刀具表，是全篇最实用的部分
标准正文里有一张表，列了十种刀具和对应转速。这张表值得逐行看，因为转速跨度大得反常——从 460 到 17500，差了 38 倍。
数据来源：HB/Z 189-91《碳纤维复合材料构件制孔工艺》
460 是哪来的？镶片硬质合金麻花钻，φ8~φ13。孔径一大，刀具外缘的线速度就上去了，转速必须压下来，否则切削热集中，树脂先糊。
17500 又是哪来的？φ100 金刚石砂轮片。那是切割和修边用的，不是钻孔。把这一行当成钻孔参数抄，会出事。
真正钻孔的那几行，落在 1800 和 4000 两档：小孔径麻花钻 4000，铰刀和锪窝钻 1800。
这个搭配有讲究。钻是切开纤维，要快，靠高转速把纤维切断而不是推开；铰是修整孔壁，要慢，快了反而刮出螺旋刀痕；锪窝是控深度和角度，更要慢。三种动作，三种转速，从来不是一套参数打天下。
还有一行容易看漏：四直槽钻铰复合钻头，φ4~φ6，转速 4000。钻铰一体，一次成型，省掉中间换刀。1991 年提出这个思路，放到今天也不落后——现在自动制孔设备的钻锪一体末端执行器，底层逻辑是一样的：减少一次装夹，就少一次对刀误差。
三、被误读最多的一条：0.007~0.02 mm/r
网上讲复材制孔进给量的文章，几乎都会引这组数：进给量 0.007~0.02 mm/r，可显著降低出口分层。
翻回原文，这条的完整表述是：用可控进给钻配上钻模板钻孔，应采用四直槽钻铰复合钻头，转速 4000 r/min，进给量 0.007~0.02 mm/r 时，可不加垫板支撑。
差别在最后半句。
这不是"这组参数能让分层变小"，而是"在这组参数加上这几个前提条件时，可以省掉垫板"。前提是三个：可控进给钻、钻模板、四直槽钻铰复合钻头。少一个，这句话就不成立。
更关键的是：它是免垫板的条件，不是免分层的保证。标准没有说这样钻就一定没有分层，只说可以不垫。
这个区别在车间里很要命。手风钻、没有钻模板、用的是普通麻花钻——三个前提一个都不满足，却把 0.007~0.02 抄进工艺卡当"防分层参数"用，最后出口照样撕裂，还找不到原因。
星瑞观点：标准里带条件的条款，条件比数字重要。抄参数之前先确认条件，比事后分析分层原因省事得多。
四、四条硬要求，跟材料无关
标准里有一批条款，不带数字、不讲条件，直接给动作。这几条最值钱，因为换什么材料都成立。
第一，出口面加垫板，还要把出口面朝锪窝面。
原文：钻孔时从出口面加垫板支撑，并消除间隙；应尽量将钻孔出口面放于锪窝面。垫板材料可选硬塑料板、夹布胶木板或硬铝板。
垫板这件事大家都知道。但后面那半句常被忽略——出口面朝锪窝面，意思是让"最容易被撕裂的那一面"落在锪窝刀要切掉的位置上。锪窝会把出口边缘那一圈材料整个削掉，撕裂就跟着一起削走了。这是一个几乎不花钱的工艺技巧，效果比调参数直接。
第二，先试钻、试锪，合格了再往下干。
原文：首次钻孔、锪窝前应试钻、试锪，调整合格后再继续。
换刀、换批次、换设备、换操作者，都算"首次"。这条看着笨，但它是唯一能在批量报废之前拦住问题的手段。
第三，快透的时候降速。
出口分层不是全程发生的，它集中在钻尖即将穿透最后几层的那一瞬间。此时剩余未切层变成一块四周被夹住的薄板，轴向力全部压在这块薄板上，一旦超过层间临界值，裂纹就横向跑出去。
所以真正该降速的区间，是最后两三毫米，不是整个孔。
第四，出现四个信号就停。
原文列了四条：异常响声、切削刃过分磨损或缺口、加工表面变色、分层或劈裂。出现任意一条，停止加工，更换或修磨刀具。
刀具磨损后用 180# 金刚石砂轮修磨——这条也写了。意思是刀具要能修，不是一次性的。
另外还有一条边界：有蜂窝夹层结构时不得使用润滑剂；碳纤维构件切削速度不超过 250 m/min 时，一般也不需要润滑剂。这个 250 m/min 是线速度，不是转速，换算时别忘了除以刀具周长。
五、标准没写的四件事
碳纤维层合板孔出口的分层形貌，右上角标尺 2 mm。图片来源：Polymers（MDPI）
上面这张照片里，孔出口边缘那一圈翻起来的纤维，就是出口分层最直观的样子。标准管得住"不许出现"，但下面这四件事，它没给答案。
一、分层怎么量化。标准只写了"不允许分层或劈裂"，没有给判据。工程上通用的是分层因子 Fd = Dmax / D0，Dmax 是包含损伤区的最大直径，D0 是名义孔径。业内常把 Fd < 1.2 当可接受线，但这是文献惯例，不是 HB/Z 189 的规定。验收文件里引用，要说清出处。
二、孔径公差给多少。标准原文只有一句：孔径和位置尺寸按设计图样和技术条件规定。也就是说，数字不在标准里，在图纸上。工程实践中，自动制孔设备通常能到 H9 级孔径精度、锪窝深度 0~0.05 mm、孔法向偏差 ±0.5° 以内；手工制孔要放宽，具体放多少得跟设计方谈。
三、粗糙度到底几个数。这条其实写了，但经常被记混：钻孔和锪窝表面粗糙度不低于 Ra 6.3，铰孔不低于 Ra 3.2。两个数不是一回事——钻孔不需要铰那么光，铰孔才要求 3.2。只记一个 3.2，会把钻孔的验收标准抬高一倍，白增加成本。
四、刀具材料怎么选。标准指定的是 Y330 硬质合金和金刚石两类，没有提涂层。今天常见的金刚石涂层（CVD）和聚晶金刚石（PCD）刀具，是这三十多年里发展出来的。涂层和 PCD 的耐磨性确实远高于未涂层硬质合金，代价是价格。小批量用手磨硬质合金就够，批量上去了才轮到 PCD 算账。
六、热塑复材：不能照抄，但也没那么难
这是这份标准最不够用的地方。
出口分层能不能发生，取决于一个力学条件：钻尖推最后几层时，轴向力有没有超过层间临界值。经典的临界轴向力模型给出的关系是，Fcrit 与层间 I 型断裂韧性 GIc 的立方根成正比。
环氧和 PEEK，GIc 差了将近一个数量级。
按 88 和 1700 算，比值约 19；开立方，临界轴向力差约 2.7 倍。
这句话翻译成车间语言：同样的钻头、同样的进给，热塑层合板出口分层的门槛比环氧高出一大截。这就是为什么很多人第一次钻 PEEK 板会发现"比想象中好钻"。
但别高兴太早。热塑的问题不在分层，在孔壁。
PEEK 熔点约 343 ℃，比环氧的固化温度还高。切削热产生在同一位置，环氧基体还能靠分解、炭化吸掉一部分，PEEK 不会——它只会软化、涂抹。孔壁出现那种发亮的、像被抹过的痕迹，就是树脂涂抹（smearing）；再严重一点，颜色发黄发褐，就是烧焦。这两样都不影响孔径，但影响连接件的疲劳寿命，而且探伤查不出来。
还有排屑。热塑基体韧性高，切屑是连着的，不像环氧那样碎成粉。连着的切屑容易缠刀，缠上之后刀杆偏心，孔就偏了。
所以热塑制孔的矛盾点整个挪了位置：从"防分层"挪到"控温、排屑、控刀具磨损"。参数不能照抄 1991 年那套，得重新标定。
星瑞观点：热塑复材"更好钻"和"随便钻"是两件事。分层门槛高，只说明容错空间大一点，不代表孔壁质量自动合格。真正决定良率的，还是切削热有没有控住。
七、2013 年又出了一本，老的没废
HB/Z 409-2013《树脂基复合材料制件机械加工工艺》，2013 年 4 月 25 日发布，同年 9 月 1 日实施，由中国航空综合技术研究所归口，起草单位包括中国航空综合技术研究所、哈飞、北京航空制造工程研究所和成飞。
它比 189 宽：不只管制孔，切割、铣削、去毛刺都在里面。还带了两个资料性附录——附录 A 是机械加工工艺参数表，附录 B 是典型缺陷及检验方法。
但 189 没有被废止。两本并行：409 管全局的工艺路线和检验项，189 管制孔的具体刀具和转速。
实操上怎么用？先看 409 定"这道工序要做哪些检验、缺陷怎么判"，再翻 189 拿"钻头用什么、转速给多少"。前者给框架，后者给数字。
写在最后
我们做热塑复材成型，制孔是最后一道工序，也是最容易把前面所有功夫废掉的一道。铺放做得再准、孔隙率再低，孔出口一分层，零件就判废——而且是在最后一步才知道。
这份 1991 年的标准，能给我们的是方法论：垫板、出口面朝锪窝面、快透降速、异常就停、先试后干。这五条跟基体是环氧还是 PEEK 没关系，换材料照样成立，因为它们讲的是力学和工序，不是配方。
它给不了的，是参数。GIc 换了、熔点换了、切屑形态换了，转速和进给就得自己重新标。
标准是别人验证过的经验，参数是自己试出来的数据。这两样混着用，容易出事。
南京星瑞复合材料
高性能热塑复材成型方案提供商
铺放定义力学 PDM
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