不同加工过程对工件疲劳性能的影响主要归因于表面质量的变化,而表层残余应力和表面粗糙度是表面质量的重要指标。在工件的表层引入残余压应力是一条有效的抗疲劳制造途径。前人的理论和实践证明,在加工过程中对工件进行预拉伸是在工件表面获得残余压应力的有效手段。本文提出将预拉伸装夹应用到高速铣削加工中,希望将加工后工件表层的应力状态控制在压应力水平,从而提高零件的疲劳强度。本文以钛合金为研究对象,进行了数值仿真和试验研究,获得了重要的阶段性结果。1.本文首先从残余应力产生的基本机理出发,分析了预应力加工对工件表层残余应力的影响。2.为了实现预应力高速铣削加工,基于对液压虎钳的改造,设计并制造了拉伸夹具;依靠此夹具,采用两因素三水平全因素实验方法对TC4试件进行了预应力高速侧铣加工实验。在试验中,通过贴在工件上的应变片测量预应力的大小;使用x射线衍射仪、硬度计和轮廓仪,对加工后工件表层残余应力、显微硬度和表面粗糙度进行了测试分析,考察了预应力、铣削速度等对工件表层残余应力和表面粗糙度的影响。3.采用有限元软件ANSYS开展了切削仿真研究,分析了预应力高速铣削钛合金过程中加工参数对工件表层残余应力的影响;通过将试验结果与仿真结果的对比分析,验证了有限元模型的正确性。研究表明,通过单向预拉伸夹紧装置可以对铣削工件的表面残余应力实现有效的控制。