由于壁厚较薄、刚度较弱,薄壁圆柱筒工件的切削加工一直是机械行业的重点和难点。在动态切削力的作用下,工件和刀具的接触点处极易发生强烈的颤振,从而使工件表面留下振痕,严重影响加工效率及表面精度。此外,在加工过程中,由于工件材料不断被去除,以及刀具切削位置的变化,使得切削系统是一个时变系统。为此,本文从动力学建模的角度,考虑时变厚度、时变位置的影响,分析薄壁圆柱筒工件的车削固有特性,将振动系统稳定性的问题转化为临界切削宽度选取值的问题,用稳定性极限图的方式来分析切削加工的稳定性,从而在实际加工前更好的预测可能出现的振动问题。本文的主要研究内容包括:1)建立薄壁圆柱筒工件静止态的动力学方程,采用梁函数法对固支—简支和固定—自由两种边界条件下工件的固有特性进行求解,得到其固有频率及对应振型,并采用有限元软件对工件进行模态分析,求得其静止态下的固有频率及对应振型,并进行对比,验证了有限元模型的正确性。通过分析不同厚径比、长径比的薄壁圆柱筒工件固有频率的变化规律,发现随着工件厚度的不断减小、长度不断增加,工件固有频率呈现下降趋势,但各阶模态振型会发生迁移现象。为后续稳定性分析中固有频率的求解与验证奠定了基础。2)基于再生型颤振机理,分别建立单自由度、两自由度薄壁筒车削系统的时滞微分方程,采用解析法和半离散法分别对时滞项进行处理,得到相应的稳定性极限图,对比发现,半离散法允许在任何稳定切削条件下直接预测稳定状态,即半离散法适用性更强,更具备一般性。对于单自由度车削颤振系统动力学模型,根据相应的稳定性极限表达式,分析了不同加工参数对振动系统稳定性的影响规律;对于两自由度车削颤振系统动力学模型,重点研究了刀具与工件参数匹配的差异性对稳定性的影响,从而能够寻找到一个最佳的车削工况,在高效率加工的同时,有效避免颤振的发生。3)考虑切削过程中时变因素的影响,分析单次走刀下工件固有频率的变化规律,针对该时变工件,建立了有限元时变模型,获得了时变有限元极限图。通过仿真分析发现采用反向车削可以有效提高车削薄弱处的稳定性;通过对时变工件模型进行分析,发现耦合系统的稳定性在总体上呈下降趋势,但在局部会出现向上波动,这与实际也是相符的。对工件参数进行时变建模与稳定性分析可以在一定程度上准确预测颤振发生位置,为后续在线监测与控制提供参考,在车床CA6140上进行薄壁筒工件的车削加工试验,验证了时变稳定性极限图的正确性;根据试验发现,采用两自由度耦合振动系统的稳定性预测图选取切削宽度可以更可靠地预估颤振发生率。4)在对薄壁筒工件车削颤振稳定性理论分析的基础上,开发了刀具-工件车削颤振稳定性预测软件。该软件直接将理论分析结果可视化,辅助加工者在实际加工前寻找到稳定域更大的区域,并且能够计算出指定主轴转速下所对应的最大切削宽度,提高加工效率。开发该软件可以方便工程应用,节约理论研究成本,实现薄壁筒车削加工稳定性的可视性、精确性及加工高效性。