关节轴承具有承载能力强、回转精度高、自调心等优点,是航空领域的关键零件之一。但关节轴承外圈17-4ph不锈钢材料强度高,外圈壁厚薄,容易产生装夹变形、加工困难。因此,研究关节轴承精加工工艺,进行切削参数优化,对提高关节轴承精加工质量和加工效率具有重要意义。为满足航空科技实验室小批量制备自润滑关节轴承的需求,以精加工关节轴承外圈薄壁结构为研究对象,采用理论分析、数学建模、有限元仿真,参数优化和试验研究相结合的方法,进行关节轴承精加工工艺和切削参数优化研究。主要工作内容如下:1.根据关节轴承外圈的材料属性、结构特点和工艺要求,初步选定精加工方式和刀具,设定了切削参数的范围,利用静力平衡原理推导夹紧力计算模型,设计精加工夹具。2.以XRL20R关节轴承为典型研究对象,应用DEFORM-3D软件对关节轴承精加工过程进行有限元仿真,对仿真中几何建模、网格划分和切屑分离准则等关键问题进行深入分析,采用极差分析法确定了切削参数与切削力、切削温度、刀具磨损量之间的关系。3.应用最优拉丁超立方设计方法进行虚拟试验设计,采用RBF神经网络建立切削用量与切削力、切削效率的近似模型,以切削力最小化、切削效率最大化为目标函数建立关节轴承精加工多目标切削参数优化模型,应用ASA算法完成了关节轴承精加工的多目标切削参数优化。4.基于以上研究结果,进行了关节轴承精加工试验,使用三维激光扫描仪、表面粗糙度测试仪和轮廓仪分别检测了精加工后的关节轴承尺寸精度、表面粗糙度和形位精度,结果显示关节轴承各项指标均满足要求。验证了夹具和夹紧力计算模型的准确性、切削有限元仿真的可靠性和切削参数优化模型的可行性。