随着轻量化发展的需求以及复合材料技术的发展,碳纤维复合材料在航空航天、汽车等领域得到了广泛的应用,但碳纤维复合材料的加工以及与铝合金等轻质合金的连接成为其工业推广应用的瓶颈。针对碳纤维复合材料加工的难题,本文利用皮秒激光对碳纤维复合材料进行加工,基于搭建的皮秒激光切割系统,对碳纤维复合材料去除以及1.5mm厚碳纤维复合材料板切割进行了试验研究;针对碳纤维复合材料与铝合金连接的难题,本文提出无铆钉自冲铆连接新工艺,并基于设计的无铆钉自冲铆模具,对1.5mm厚碳纤维复合材料板和2mm厚5A06 铝合金板进行了连接试验,具体包括以下内容:(1)介绍了碳纤维复合材料加工的难点以及皮秒激光加工技术的特点和应用,阐述了激光切割碳纤维复合材料和皮秒激光加工的研究现状,搭建了皮秒激光切割系统,并对皮秒激光与材料相互作用机理进行了阐述。(2)分析了碳纤维复合材料去除过程中热影响区的产生机理,并采用单一变量的试验方法,探究了表层碳纤维排布方向、平均功率、重复频率、扫描速度对热影响区宽度的影响规律,得到了优化的工艺参数。(3)介绍了激光切割质量的评价标准,分别研究了重复切割次数、切缝宽度对切割深度和热影响区宽度的影响规律,对1.5mm厚碳纤维复合材料板进行切割试验,获得了无明显热影响区的切割试样。(4)提出了无铆钉自冲铆连接新工艺,通过分析接头结构的几何关系,设计了连接模具的基本参数,采用皮秒激光对碳纤维复合材料板进行预制孔切割,然后利用模具将碳纤维复合材料板与铝合金板进行无铆钉自冲铆连接,得到了接头成形良好的连接试样,并对试样进行了剪切性能分析,验证了无铆钉自冲铆连接新工艺的可行性。