随着航空航天、海洋船舶、轨道交通装备、高档数控机床、电力装备、高性能医疗器械等产业的发展,对其零部件的表面完整性要求越来越高;表面光整加工技术作为解决零部件表面完整性的关键技术,直接影响着高端装备及零部件的性能。但对大中型箱壳类零件的复杂型腔进行高效光整加工一直都是行业内的技术难题,如航空发动机机匣的表面完整性直接影响整机的性能。目前,水平激振式光整加工已被应用于大中型箱壳类零件的内腔、内孔、沟槽等部位的加工,但缺乏系统研究。本文基于水平激振式光整加工工艺,通过EDEM软件将试件贴壁于容器不同位置进行仿真分析,使用电动式振动台进行加工实验,并选用动态力传感器搭建作用力测试平台,对不同位置试件的受力进行测试分析。具体如下:(1)对振动式滚磨光整加工的不同激振模式进行理论分析,探究振动式颗粒的运动规律,利用电动式振动试验台提供水平激振力对水平一维振动颗粒流场进行实验研究。结果表明:一维振动式水平激振方式下,容器内颗粒运动呈现向下运动式,在一定频率和振幅下,颗粒群出现一组对流圈,填充高度的增加和容器内壁粗糙度的变化会导致颗粒群由一组对流圈到两组对流圈的过渡,有利于实现型腔类零件加工。(2)将试件贴壁于不同位置,使用离散元软件EDEM在不同频率和振幅的颗粒流场下进行加工仿真,得出不同参数下滚抛磨块对试件表面接触作用力、滚抛磨块与试件间相对速度、试件磨损深度的变化规律。研究结果表明:垂直于振动方向作用力随频率或振幅的增大而增大,平行于振动方向作用力随频率的增大而减小,随振幅增大而增大,平行于振动方向受力比垂直于振动方向稳定;滚抛磨块与试件间相对速度在一定范围内随频率增加而增大,同频率不同振幅时,随着固定高度的增加,滚抛磨块与试件间相对速度逐渐降低,增加振幅,不同位置处滚抛磨块与试件间相对速度也随之增加;随着频率的增加,距离容器底部越近,试件的磨损深度越大,达到一定频率50Hz后,容器最底部处试件的磨损深度最大。随着振幅的增加,不同固定高度试件的磨损深度也随之增加。(3)利用DC-2200-26型电动式振动试验系统,在不同频率和振幅下,将试件贴壁于不同位置进行加工实验,以表面粗糙度值作为评价指标,分析了不同参数对加工效果的影响规律。实验结果表明:在相同加工参数下,试件固定在垂直振动方向明显比平行振动方向加工效果好,两个方向固定的试件表面粗糙度值随固定高度变化规律趋于一致,当频率不同时,两个方向试件表面粗糙度值随固定高度变化规律略有不同;同一固定高度处,相同频率不同振幅时,振幅越大加工效果越好;同一固定高度处,相同振幅不同频率时,试件垂直于振动方向,频率越高加工效果越好,在平行于振动方向,频率越低加工效果越好。(4)搭建力测试平台,对不同参数下不同位置处试件的受力进行测试,以试件表面粗糙度下降率作为加工效果评价指标,得出试件加工效果与平均作用力之间的关系。测试分析结果表明:同一频率不同高度时,随固定高度的降低而试件受力逐渐减小,同一高度不同频率时,垂直于振动方向试件受力均值随频率的增加而增加,平行于振动方向试件受力均值在一定范围内随频率的增加而减小。垂直于振动方向频率对作用力的影响性显著,平行于振动方向固定高度对作用力的影响性显著;同一振幅不同高度时,随固定高度的降低而试件受力逐渐减小,同一高度不同振幅时,垂直、平行于振动方向测试点受力均值随振幅的增加而增加,两个方向振幅比固定高度对作用力的影响性显著;试件加工表面受到滚抛磨块平均作用力越大,加工效果越好。