飞机的高速、高机动性能要求使得飞机上大量采用由铝合金预拉伸板材整体加工而成的结构件，所以高强度铝合金是飞机制造中主要材料。在多种铝合金中，应用最多的是A17050T7451，约所用铝合金的材料的70﹪以上。因为整体结构件采用预拉伸板材整体铣削而成，为了提高加工质量和效率，现在普遍采用高速加工。采用高速铣削来加工整体结构件存在两方面问题，一是高速加工过程中，刀具磨损严重，如何选择切削参数和优化刀具来降低磨损、提高效益？二是虽然采用了预拉伸板材做毛坯，但是整体结构件仍然存在一定的变形，如何优化选择工艺来控制变形？ 本报告采用数值仿真与试验相结合，针对以上两个问题展开研究。金属材料在高速加工过程中处在高温、高应变和高应变率状态，为了在铝合金高速切削有限元模型中建立比较准确的材料本构模型，首先进行了材料力学性能试验，包括高温拉伸试验、准静态压缩试验和高速压缩试验。在获得材料弹性模量和多种温度、多种应变率下的应力一应变曲线的基础上，根据Johnson-Cook模型，拟合得到了铝合金7050T7451的本构关系。本报告进行的另一个试验是铝合金高速铣削试验，包括采用直齿铣刀进行的直角铣削试验和采用螺旋齿铣刀进行的斜角铣削试验。铣削试验既是对铝合金铣削有限元模型的验证，又可在以后的研究中修正材料的本构模型。 在铝合金7050T7451材料性能试验和高速铣削试验的基础上，本文建立了多种铣削模型，如直角铣削模型(包括等厚度和变厚度)、斜角铣削模型(单刃、双刃、等厚度、变厚度)。在直角铣削模型的基础上，详细研究了切削速度、进给量、刀屑摩擦和刀具前角对切削力、切削温度、剪切角及刀屑接触长度影响。分析结果表明，切削力随切削速度升高而降低，刀屑接触长度随切削速度的升高、刀具前角的增大而降低，切削温度随着切削速度的升高、刀具前角的增大而上升。比较短的刀屑接触长度短和高的切削温度可能就是高速加工中刀具磨损的主要原因。另外，利用直角切削模型，对比分析了各种涂层刀具切削铝合金时刀具上的最高温度不同和从表面到内部的温度变化差异，弥补了试验法的不足，从而为刀具涂层的研究提供了有效的手段。 在整体结构件加工变形方面，本报告采用课题组开发的接力算法模块，将有限元切削模拟获得的切削力和切削热作为输入数据，研究了小型整体结构件在残余应力、切削力和切削热的作用下产生的变形，并进行了相应的试验研究。结构件的加工试验产生的变形趋势与数值仿真结果一致。在以上模拟分析和实验验证的基础上，研究了大型航空整体结构件——梁的加工变形。鉴于该零件加工工艺复杂性和结构复杂性，在分析航空结构件有限元建模原则基础上，对该零件进行了工艺简化和有限元分析模型简化，进而，采用铣削加工模拟的建模思路和方法对其进行了铣削加工模拟，预测了零件整体变形，模拟所得零件变形与现场加工基本一致。