随着智能制造技术的不断发展,近些年来研究远射程、高命中率的火炮已成为行业发展的总趋势。加工膛线作为火炮试制过程中重要的环节之一,对目标打击精度和身管使用寿命都有着非常重要的影响。其中,拉刀作为加工身管膛线的主要刀具之一,直接影响身管内表面加工质量和加工效率,因此在膛线加工过程中,对刀具系统进行减振研究和刀具几何角度优化研究是非常有必要的。本文基于工艺研究和有限元分析,设计了用于特定膛线加工的“拉/镗”组合式刀具系统,分析并验证了其内部减振槽的减振效果;同时研究了刀具不同几何角度组合加工膛线时产生的拉削力和残余应力的影响规律,优化了刀具几何角度,从而提升膛线加工表面质量和加工效率。主要研究工作如下:（1）研究在拉刀结构的基础上增加镗刀工作角度的功用,介绍了刀头主要几何参数及刀头各工作角度之间的关系,并根据“拉/镗”组合式刀具系统工作原理,在Catia软件中建立“拉/镗”组合式刀具系统总体结构及刀头结构的三维模型。（2）介绍机械加工过程中常见的振动类型以及振动产生的原因,根据流体阻尼减振原理,设计了内镗杆外表面减振槽双层镗杆结构。（3）建立内镗杆外表面减振槽双层镗杆结构的流体力学模型和镗削过程的动力学模型,利用有限元软件Fluent和Simulink建立流体力学流场域仿真和镗削过程动力学仿真,对比分析了有无减振槽双层镗杆的减振效果。在此基础上,对减振槽结构进行了改进设计,从内镗杆外表面减振槽的尺寸参数、减振槽位置和数量分布以及减振槽结构分布三个方面研究镗杆的减振性能。（4）对刀具系统刀头几何角度进行优化研究,选取了刀头前角、后角、左副偏角、右副偏角作为试验因素,采用正交试验法设计试验方案。仿真中使用Catia软件建立29组不同前角、后角、左副偏角、右副偏角的刀头几何模型,并通过有限元分析软件ABAQUS建立身管加工三维模型。通过建立的29组不同刀具几何角度组合模型进行膛线加工仿真,得到了29组不同刀具几何角度组合下的拉削力、扭矩、拉削温度以及身管表面残余应力。（5）基于曲面响应法建立拉削力和表面残余应力预测模型并对刀具几何角度进行优化。利用Box-Behnken试验设计（BBD）原则设计四因素四水平的响应面试验,对整个模型进行方差分析,并对模型的显著性、有效性进行检验,建立关于拉削力和身管表面残余应力的二阶响应曲面预测模型,依据模型分析了各个刀具几何角度对R₁和R₂的作用规律,得到了试验结果为91.4%期望度的刀头几何角度组合,为实际生产提供一定的借鉴。