Si Cp/Al复合材料各项性能优异,已广泛应用于多个领域,但由于Si C增强颗粒的存在,其加工性能很差。如何提高Si Cp/Al复合材料加工质量并满足加工经济性要求,已成为该材料应用的关键问题。目前采用的传统和非传统的加工方法,不能够完全满足中、高体分含量的SiCp/Al复合材料零件的高精度、高效率、低成本的加工要求。旋转超声加工(RUM)是一种将超声加工和磨削加工结合在一起的加工方法,具有很多优异的特性,比较适合中、高体分含量Si Cp/Al复合材料的加工,在获得良好加工质量的同时,能够极大地提高加工效率。SiCp/Al复合材料已被用于制造薄壁结构件,但由于薄壁件刚度较差,加工过程中极易出现切削颤振,严重影响刀具寿命和加工质量。Si Cp/Al复合材料旋转超声加工机制的研究是实现该类材料高效精密加工的基础。由于Si Cp/Al的基体材料和增强颗粒具有不同的物理特性,其材料去除机制有别于单相塑性或脆性材料,需要综合考虑Al基体和Si C颗粒的特性对去除过程的影响。本文分析了超声振动作用对加工过程的影响,分析结果表明超声振动能够降低Si Cp/Al材料去除过程中所需的切削力,改善加工表面质量,并提高材料去除率。基于刻划表面形貌和磨屑形态的显微观测结果,对Si Cp/Al复合材料RUM加工时材料去除机制进行了分析,结果显示Si Cp/Al复合材料中的铝基体夹杂着增强颗粒,以塑性变形的方式去除,而未完全剥离的基体材料会涂覆在加工表面上;由于超声振动作用,使刀具上磨粒的瞬时切削深度具有时变性,导致Si C颗粒的去除是脆性和塑性两种模式综合作用的结果,去除过程中同时伴随有颗粒移位、脱落和拔出的现象。为研究Si Cp/Al复合材料RUM加工时工艺参数对加工过程的影响规律,以便为探索有效抑制薄壁结构件加工颤振的技术途径提供实验依据,本文针对增强颗粒体积分数为45%、颗粒平均尺寸为3μm、基体材料为铝合金(2A12)的Si Cp/Al复合材料,进行了RUM加工性能的实验。研究了加工工艺参数对切削力和加工表面粗糙度的影响,实验结果显示RUM加工能够明显降低切削力和表面粗糙度值,同时降低了刀具磨损,有利于抑制砂轮堵塞的现象。在以上实验研究的基础上,进行了典型薄壁结构件的加工实验,切削参数的不合理选择会导致薄壁件加工过程中切削颤振的发生。为了抑制薄壁件加工过程中颤振的发生,对Si Cp/Al复合材料RUM加工颤振机制进行了分析。基于普通磨削过程模型和Budak提出的稳定性分析方法,并综合考虑RUM的加工特点和Si Cp/Al的材料特性,建立了Si Cp/Al复合材料薄壁件RUM加工稳定性分析数学模型,并根据该模型确定了加工稳定性分析方法。在以上研究的基础上,通过模态实验和切削力实验,确定了稳定性分析模型中的模态参数和切削力系数。根据稳定性分析方法,获得了典型薄壁件RUM加工稳定性的Lobe图。在Lobe图上选取位于不同稳定区域的加工点,采用各加工点对应的切削参数进行加工实验。实验结果表明选择稳定点切削参数进行加工时,切削过程稳定,切削力和表面粗糙度值较小,工件表面未出现振纹和损伤。上述研究结果说明利用该种稳定性分析方法能够实现切削参数的合理选择,避免加工颤振的发生,从而提高薄壁件的加工质量和加工效率。