锥形碳纤维复合材料筒是航天专用件,其孔加工质量对航天器件的安全性能及使用性能有着重要影响,但因其尺寸较大、造型不规则、孔加工要求复杂等特点,使得以往的手动加工方法难以实现孔的高效率、高质量加工,而现有的数控设备也因结构限制,以及无法实现加工要求等原因无法完成这一专用件的加工。航空航天业的不断发展对零部件加工设备提出了更高的要求,因此,有必要研制一套专用的自动化设备来解决这一问题。本文针对在锥形复合筒上加工成一定角度的孔这一课题,研制了专用的孔加工设备,对于提高锥形复合筒的孔加工效率和加工精度具有重要意义。本文对课题的背景和意义进行了介绍,全面分析了碳纤维复合材料加工技术和设备在国内外的发展和应用,在此基础上从以下方面展开研究工作：对碳纤维复合材料孔加工理论进行了分析,指出其加工过程中容易出现的问题。针对加工不同角度孔的要求,设计了加工单元的进给运动方案,并以此展开设备布局方案的设计。设备的总体结构可划分为三个子系统：回转定位工作台、进给子系统、孔加工子系统。三个子系统的相对运动按照孔加工工序合理布置,以保证加工的合理性和可靠性。进给子系统包括水平进给单元和垂直进给单元,两者按照直角坐标运动形式布置。孔加工子系统是整个设备的核心结构,可实现孔加工组件的角度控制和台阶孔的加工。平行四杆机构巧妙地实现了工件与加工单元的定位,保证了定位精度。本文基于CAD/CAE技术,应用Pro/Engineer工程软件,从总体方案出发进行了设备各个子系统的详细结构设计,实现了设备各零部件的三维实体参数化建模,进行了零部件的虚拟装配,并通过运动仿真检查干涉。应用ANSYS/Workbench对孔加工组件进行了模态分析,避免制孔过程中发生共振。进行了关键零部件的结构静力学分析,并优化了相关结构,改进了零件尺寸,完成了设备的整体优化,最终设计出一套用于加工锥形碳纤维复合材料筒斜孔的专用设备。