航空航天工业的快速发展,对钛合金整体结构件的需求越来越大,但钛合金整体结构件极高的材料去除率、薄壁复杂形状及难加工特征,给这类零件的高质量、高效率加工带来了巨大的挑战。本文以典型TC4钛合金材料带筋复杂曲面类整体结构件为对象,结合典型产品零件的结构特征,开展了航天钛合金切削加工有限元仿真分析和铣削加工工艺试验分析,探索和研究航天整体结构件高效加工工艺的技术方案与途径,研究内容主要包括:(1)航天钛合金铣削加工有限元仿真分析研究。分析了钛合金力热耦合过程建模的关键问题,包括材料本构模型的动态失效准则,切屑分离、断裂准则,刀具-切屑-工件的摩擦模型等。重点研究了航天钛合金在不同温度、不同应变率条件下的应力应变关系模型,建立航天钛合金的JC修正本构方程。根据仿真结果,对不同刀具几何结构下的切削力,切削温度,切屑形态转变规律进行了分析。(2)航天钛合金铣削加工工艺试验研究。开展了在不同铣削工艺参数下钛合金材料的铣削加工试验,综合考虑零件结构特征、机床性能、加工工艺、安装方法等开展铣削加工试验研究。通过切削力,切削温度在线测量与分析,表面粗糙度,切屑形态和刀具磨损情况的离线测量与分析,研究可行工艺方案,优化切削工艺参数,为钛合金整体结构件高效加工提供科学依据。(3)以TC4钛合金舵骨架零件为典型加工对象进行工程验证。通过加工工艺参数优化、专用工装设计、刀具优选、走刀轨迹优化等措施,在确保和改善产品加工质量的前提下,提高了舵骨架整体结构件的加工效率,缩短了加工周期。本文的研究成果可推广应用于同类薄壁多型面结构件加工。