随着航天航空事业的不断发展,薄壁件铣削加工在这一领域应用的日益广泛。然而在加工中,薄壁零件的材料去除量较大,各部分的刚度较低,因此加工过程中的稳定性不足。因此如何实现薄壁零件高精度、高效率和高可靠性的加工成了制造业亟待解决的难题。本课题的研究中,薄壁件和叶轮这类薄壁零件具有与铣削所用刀具相似的动态特性。这就导致若单独研究某一对象的动态特性,都不能真实、准确地反映加工中稳定性的变化情况。另外,薄壁零件在铣削中,被去除的材料占比大,动态特性多变,仅依靠加工前测量的模态数据来预测整个加工过程的稳定性是不准确的。因此,本文综合考量了铣削过程中刀具和工件两方面动态特性的影响;并采用有限元方法计算了加工过程中各个阶段薄壁件的模态参数以预测铣削稳定性的变化;最后引入多目标函数优化的方法来寻找最佳的薄壁零件加工条件。具体研究内容如下:(1).本文根据球头铣刀的几何特点,将球头铣刀沿着轴向划分为多个微元,进而建立了球头铣刀刀具微元的铣削力模型,进而得到薄壁零件三轴铣削力模型。将三轴铣削力模型加以引申,通过考虑刀具的倾斜角度来模拟刀具在多轴铣削加工中的力学特征,从而建立起球头铣刀的多轴铣削力学模型。(2).基于有限元离散化的思想,采用有限元分析方法,对薄壁平板建立二维平面四边形单元和三维六面体单元的有限元模型来分析工件的模态特征,计算模态参数。并通过模态锤击实验来对比分析了有限元方法的准确性。并通过实验进行了验证。(3).引进相对传递函数的概念,综合考虑刀具和工件两者动态特性对于铣削稳定性的影响。首先分别计算刀具、工件各自的传递函数;之后通过线性加和的方式来获得刀具—工件铣削系统的相对传递函数。之后采用频域分析方法绘制稳定性叶瓣图,分析加工中稳定性的变化情况。(4).依据以上研究结果,以稳定铣削加工为约束,建立以最佳加工表面质量和最大材料去除率为目标函数的多目标优化函数。通过优化计算来获得薄壁零件铣削加工的最优加工参数及切削条件。