在钛合金/碳纤维复合材料叠层构件小直径孔的加工过程中,排屑空间小、散热条件差、刀具长径比大,造成制孔质量难以控制,严重影响了飞机装配质量。因此,有必要对叠层构件材料小直径制孔刀具及其工艺进行研究。本文围绕叠层构件小直径螺旋铣孔技术,设计了专用刀具,并进行了工艺优化及其切削性能研究,主要包括以下几个方面:基于螺旋铣孔切削原理,结合小直径铣刀的设计原则,运用CREO三维软件和ABAQUS有限元软件,建立了螺旋铣孔刀具三维参数化模型,同时兼顾钛合金及复合材料的切削加工特性,优化出最佳刀具几何结构,并确定了合适的刀具基体及涂层材料,完成了面向飞机装配过程小直径刀具的研制。基于研制出的刀具,运用正交试验方法,以降低切削力、提高切削效率为目标,优化出小直径螺旋铣孔刀具的最佳工艺参数,在此基础上,分析了该刀具切削力、加工质量、制孔精度等切削性能随刀具磨损的变化规律。最后,通过研究该刀具受力挠曲变形规律,结合刀具挠曲变形与其所受切削力的耦合关系,建立了螺旋铣孔切削力的柔性预测模型;并通过镜像对称原理,采用迭代算法建立了误差补偿模型,试验结果表明,该误差补偿模型可有效提高制孔精度。本文通过小直径螺旋铣孔刀具的研制,切削参数优化及孔径的误差补偿等研究,为飞机装配过程小直径孔的加工提供技术支持与理论参考。