以CFRP/钛合金叠层板高低频振动钻削的力热特性与钻孔质量的关联关系为研究目标,围绕高低频振动钻削CFRP/钛合金叠层板时动态效应的量化建模开展了一系列的研究工作。根据接触力学和复合材料细观力学理论,分析了刀刃方位角和纤维方向角的不同特点,阐明了刀刃方位角在CFRP层压板钻削过程中的作用,把横刃对单根碳纤维的作用视为受集中力作用的弹性基础上的简支梁,主刃对单根碳纤维的作用视为受集中力作用的弹性基础上的悬臂梁,从而按照承受与挠度成比例的荷载的简支梁和悬臂梁的求解方法,求出了碳纤维在横刃和主刃作用下的变形方程和内力表达式。基于波动理论,研究了纵向超声振动激励的超声纵波在钻头中传播的规律,以及钻头主刃和横刃上超声纵波振幅的变化规律,建立了横刃和主刃上钻削力波动分量模型。根据低频纵向振动的特点,应用振动理论,建立纵向低频振动钻削的动力学模型,推导了低频振动钻削的钻削力波动分量模型。把钻头-工件系统视为线性系统,根据线性系统的叠加原理,建立了高低频振动钻削的钻削力波动分量模型。结合钻削过程中各个阶段的钻削时间与钻削深度的关系,推导了高低频振动钻削的钻削力波动分量幅值随钻削时间变化的时域模型。把钻削的发热源近似为连续发热圆盘热源,建立了工件上指定点的温升模型。应用有限元仿真方法,以单根碳纤维为研究对象,进行微观分析,揭示了不同振动模式下碳纤维断裂的机制;以铺层为研究对象,进行宏观分析,揭示了钻削力和钻削热变化的特点。对钻削实验数据进行统计分析,得到了动态钻削力和钻削热模型中的相关参数,验证了模型的合理性和可靠性。分析钻削力、钻削温度、钛合金切屑、CFRP层压板钻孔入口和出口损伤因子、壁面形貌及刀具磨损情况,归纳了不同振动方式对钻孔质量的影响,并得到以下主要结论。（1）钻削等厚CFRP/钛合金叠层板的过程可分为5个阶段,各阶段的钻削时间随板厚和钻尖高度而变化。横刃和主刃上的轴向力与每转进给量存在线性关系,轴向力在横刃上为均匀分布,在主刃上为非线性分布且在外缘转点具有最小值。按照切削不同材料的刃段长度来计算各个阶段的钻削力,根据钻削深度与钻削时间的关系,建立了钻削力的时域模型,揭示了钻削力随钻削时间和工件材料特性的变化规律。（2）纵向超声振动激励的超声纵波在钻头中的传播特性与钻头的结构特点和材料特性密切相关,在钻头的主刃和横刃上,超声纵波的振幅沿钻头径向按非线性规律变化,即主刃上各点的振幅大小与该点的半径成反比,横刃上的振幅等于横刃转点的振幅,近似为常数;横刃和主刃上的轴向力波动分量、切向力波动分量和扭矩波动分量幅值的大小,与超声纵波的振幅成正比,且受刀具和工件材料特性的影响。低频振动钻削的钻削力波动分量幅值同样会受到振动参数、刀具和工件材料性质的影响。过渡阶段的轴向力和扭矩波动分量幅值的计算模型可按照切削不同材料的刃段长度来建立。钻头-工件系统可视为线性系统,高低频振动钻削时的钻削力波动分量幅值,可根据线性系统的叠加原理进行计算。（3）根据能量转换与守恒原理,建立了钻削发热量与钻削力之间的关系。把钻削的发热源近似为连续发热圆盘热源,导出了工件上指定点的温升和温度预测模型,因热流密度取决于扭矩和轴向力,故改变钻削用量或钻削方法,使扭矩和轴向力降低,相应的温升也会降低。（4）由微观有限元仿真可知,在传统钻削和低频振动钻削CFRP层压板时,碳纤维产生弯曲变形后断裂,最大应力点出现在碳纤维下侧,切屑较长。在纵向超声振动钻削时,碳纤维断裂为冲击断裂,几乎没有弯曲变形,切屑以碎屑为主。由宏观有限元仿真可知,传统钻削和低频振动钻削CFRP层压板时的分层缺陷较为严重,超声振动钻削的分层缺陷有较为明显的减轻。低频振动钻削钛合金时的温度比传统钻削有一定程度的降低,超声与低频的复合振动钻削在碳纤维破坏模式、分层缺陷和钻削温度降低等方面,均有明显的积极作用。（5）实验数据分析结果表明,高低频振动钻削与传统钻削的钻削力之差反映了振动钻削的综合效果,是高低频振动钻削动态效应量化模型的合理近似值。高低频振动钻削能够充分发挥低频振动与高频振动钻削的优势,既能显著降低钻削力,又有利于改善制孔质量。本文共有图111幅,表8个,引用参考文献155篇。