在深孔镗削加工中,镗杆的振动影响了工件的加工精度。采用复合材料可以提高镗杆的抗弯刚度、增大固有频率,极大限度地避免共振,在航空航天和军工产品的关键零部件加工领域中得到广泛的应用。本文综合运用理论分析、数值模拟和试验等方法深入探讨了镗削过程中层状缠绕复合材料镗杆的横向振动特性以及振动对加工精度的影响规律,通过正交试验对镗杆结构参数进行了设计,运用模糊数学方法研究了工艺参数对工件加工精度的影响。通过研究,主要取得如下创新性成果:(1)推导了层状缠绕复合材料镗杆在横观各向同性下的当量抗弯刚度理论表达式,并以三点弯曲实验进行了验证,实验结果验证了理论表达式的适用性。(2)基于Euler-Bernoulli梁理论建立复合材料镗杆的超静定振动模型,并利用独立变量法求解偏微分振动方程,获得了复合材料镗杆在横向自由振动和受迫振动状态下表征特征值的行列表达式;对特征值行列式的求解进行了程序化处理,得到了复合材料镗杆的前4阶固有频率和对应的振型函数,并以算例验证了求解方法的适用性。(3)利用有限单元法得到了镗削过程中切削力随时间和位置变化的稳态关系,模拟了切削力模型参数(转速、进给量、背吃刀量)对镗杆横向受迫振动的影响。(4)利用ANSYS中的workbench模块,建立复合材料镗杆的三维有限元模型,得到了纤维体积比、纤维缠绕角度和纤维壁厚对复合材料镗杆振动特性的影响规律。(5)分别以固有频率高值和端头振幅低值为目标,通过三因素四水平的正交试验,得到了镗杆纤维体积比、纤维缠绕角度和纤维壁厚的参数值。(6)设计了一种由ZK系列深孔镗床、CSF-1A拉压传感器、BYES3600CZ型号圆度仪、SDY2107A动态应变仪构成的复合材料镗杆切削—加工误差测量系统。(7)建立了一种预测加工精度模糊数学模型,以切削时间为约束条件,利用MonteCarlo法分别得到了工件圆度、直线度、粗糙度与背吃刀量、进给量、切削速度定量关系式中参数的最优值。本文有图60幅,表27个,参考文献149篇。