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由于薄壁件重量轻、比强度高,被广泛应用于航空航天、汽车、模具、能源以及轨道交通等众多领域。薄壁件具有薄壁弱刚性、变截面厚度、弯掠特性和展开不规则特性等四个典型结构特征,以及边界特性、时变特性、模态耦合特性和位置依赖特性等四个切削特性。因此,在薄壁件的切削过程中会出现剧烈的振动甚至颤振,严重影响切削表面质量,缩短刀具寿命,降低加工效率。本文深入研究了薄壁件铣削系统的多模态耦合稳定性预测和时频变换颤振监测,提出了适用于模态耦合效应的薄壁件铣削稳定性预测的模态耦合法,并提出利用cmor连续小波变换和参数化时频变换对铣削声信号进行颤振监测,实现了薄壁件铣削位置依赖特性系统的高精度稳定性预测、高效在线颤振监测以及精准颤振监测,为高效高精薄壁件铣削的参数优选与加工稳定性控制提供前提条件。首先,针对薄壁件铣削系统的多模态耦合特性,本论文提出一种模态耦合稳定性预测方法。基于薄壁件多模态耦合效应作用机制,探讨了薄壁件前几阶模态的耦合作用规律,建立了薄壁件铣削的位置依赖动力学模型,提出一种适用于具有位置依赖特性和模态耦合效应的薄壁件铣削稳定性预测方法,并通过与单模态法、最小包络法的比较,证明模态耦合法在薄壁件铣削稳定性预测中的优越性,通过铣削表面形貌分析验证了模态耦合法的有效性和准确性。通过模态耦合法可准确获取多模态耦合铣削稳定性叶瓣图,从而优选加工参数,在避免颤振发生的同时使材料去除率达到最大化,实现薄壁件的高效高精铣削。其次,面向薄壁件铣削的高效在线颤振监测需求,本论文提出基于cmor连续小波变换的薄壁板的铣削原始声信号高效颤振监测方案,实现了采样频率9kHz时监测时间为0.12s的快速响应颤振监测且监测准确性高。基于薄壁件铣削的位置依赖特性机制,探讨了铣削声信号时频变换分析机理,形成了适用于薄壁件铣削高效在线颤振监测的cmor连续小波变换方案(CMWT),通过比较CMWT与短时傅里叶变换的颤振监测结果,证明了CMWT在薄壁件铣削原始声信号颤振监测中的优越性;通过稳定性叶瓣图和铣削表面形貌分析,验证了CMWT在薄壁板铣削颤振监测中的准确性。CMWT颤振监测方案可实现对非平稳铣削信号进行多尺度分析监测颤振以及采样频率9kHz时监测时间为0.12s的快速响应颤振监测,且监测准确性高,为后续的在线颤振监测奠定了坚实的基础。最后,针对薄壁件铣削颤振监测时频能量集中的需求,本论文提出基于样条调频小波变换(SCT)和泛谐波调频小波变换(GWT)的薄壁件铣削原始声信号参数化时频变换精准颤振监测方案。基于SCT的变换核函数法实现利用样条变换核对铣削声信号进行逼近,使SCT获得了优异的能量集中时频表现,同时避免了高阶多项式拟合的病态问题及龙格现象;基于GWT的变换核参数估计法,采用傅里叶级数核并基于铣削声信号的有效且自适应地确定傅立叶级数核的系数,更好地实现了核函数与声信号的瞬时频率逼近,使GWT获得了优异的能量集中时频表现。并通过对比SCT、GWT与CMWT的颤振监测结果,验证了SCT和GWT在强时变非平稳铣削声信号颤振监测过程中优异的时频能量集中性和优越性。通过铣削表面形貌分析,验证了SCT和GWT颤振监测的准确性。SCT和GWT两种方法在强时变非平稳铣削声信号颤振监测中均具有优异的时频能量集中表现,可识别铣削模态集聚特性,且SCT还可以识别薄壁件铣削过程中模态位置依赖特性,适用于薄壁件铣削的精准颤振监测。