碳纤维增强树脂基复合材料(CFRP)作为最先进的复合材料之一,本身具有优越的物理性能,被广泛应用于航空航天、汽车、建筑等领域。这些领域中高端装备的发展对CFRP的加工质量提出了较高的要求。由于其高度不均匀的结构特点,传统的加工方式存在难以避免的缺陷,如较大的热影响区、分层、内部裂纹以及刀具和材料接触带来的高度磨损等,加工的质量达不到需求的同时,还会增加成本。激光加工区别于传统形式的接触式加工方式,避免了刀具的磨损,同时由于非接触的方式,一些因接触出现的缺陷不再产生。连续激光与长、短脉冲激光加工仍不可避免产生热影响区,而对于超短脉冲激光来说,由于其作用时间远远小于热扩散时间,而被称为“冷加工”。能够在一定程度上减小热影响区,提高加工质量。本文对超短脉冲激光与CFRP的作用过程进行了分析,研究了飞秒激光与CFRP作用的能量耦合机制,包括材料对激光能量的吸收以及材料内部的能量传递过程;通过数值仿真研究了单脉冲作用时材料的温度和形貌随时间演变;多脉冲作用于材料时脉冲间的相互作用;探究了扫描间距对材料去除率的影响规律。并通过实验验证了仿真模型的准确性。其次,通过理论研究结合实验结果分析了材料在加工过程中的缺陷成因,并且结合参数的影响规律对如何减少缺陷产生提出了解决措施。对热影响区成因进行了重点分析。分析了激光光束参数包括波长、脉宽等对热影响区宽度的影响规律。确定了加工质量的评价指标,对激光加工CFRP的加工质量以及效率进行表征。通过数值计算法,进行实验计算CFRP在飞秒激光不同脉冲作用下的烧蚀阈值。对单因素实验进行规划,研究了激光能量、平均功率、重复频率、扫描速度等参数对加工质量和效率的影响规律。通过工艺实验对扫描间距、加工线数、单道加工次数等参数对材料去除率的影响规律进行了分析。利用仿真结果对工艺参数进行优化,得到了较优的工艺参数以及工艺加工方案。