锻造复合材料模压法是碳纤维零部件的新型快速成型技术,具有工艺简单、成型效率高、可制造复杂形状等优势。预浸带的高效切断是锻造复合材料模压成型法的关键,但是预浸带短切加工对象同时含有脆性高硬质碳纤维和粘性环氧树脂基体。刀具-碳纤维间的切削力场、刀具-环氧树脂间的流场、刀具-碳纤维间摩擦产生的温度场等多场协同作用下,切削环境变得更加复杂。因此,为解决碳纤维切割过程中的切割力大、磨损快等问题,本文提出织构化刀具在碳纤维预浸带短切工艺中的应用。首先,对碳纤维丝束的短切过程进行了研究。借助切割力曲线和力学分析对短切过程中摩擦系数、断裂伸长率、最大切断力以及切削功等性能参数进行了推导。对比了碳纤维丝束在干丝和预浸带两种状态下的切断过程以及揭示了切断机理,发现了环氧树脂的集束作用对切割性能的影响。其次,对环氧树脂在织构化刀具表面的流动性能进行了仿真和试验研究。从动压积分和总压积分大小来评判沟槽织构参数对环氧树脂的润滑性能的影响,优化沟槽参数。进行刀具切割环氧树脂试验验证了仿真模型的可行性,优化的结果对实际切割过程中具有参考意义。再次,根据仿真结果进行单一沟槽织构刀具切割碳纤维的试验研究。对比分析了侧面沟槽和刀刃上锯齿对碳纤维切割过程中的影响,发现了侧面沟槽对环氧树脂的动压润滑效应以及刀刃上锯齿的微切削作用。在侧面沟槽织构和刀刃上锯齿的协同作用下,切断力以及切削功得到极大地下降。最后,基于单一沟槽织构的作用机理进行混合沟槽织构的设计与制造,分析了混合织构刀具对切削性能的影响。发现了90°/0°和±45°混合织构在协同互补作用下能够进一步提升碳纤维预浸带的切削性能。结合摩擦试验以及润湿性试验进一步验证了混合织构的作用机理。