随着诸多新型材料被广泛应用在航空航天制造领域中,为保证装配过程中连接孔的强度和使用寿命,一般对钻孔质量有较高的要求。然而在传统钻孔过程中切屑较长、毛刺较多、孔加工质量不佳。本课题组研究发现轴向低频振动能降低钻孔过程中的平均轴向力,促进切屑的排出,同时降低钻孔温度,改善加工质量。但目前市场现有低频振动钻孔设备存在一些问题:振动参数无法调节且稳定性不够、振动电机存在自同步性问题、重量和体积过大不便于小型化。因此,通过利用振动钻孔技术,本文研发了一种凸轮机构式振动钻孔装置。相比市场上现有的振动钻孔设备,该装置振动参数稳定,体积和重量都有所减小。通过试验说明轴向低频振动钻孔明显提高钻孔质量。本文主要研究成果如下:1.研发了凸轮机构式振动钻孔装置,利用凸轮机构实现轴向低频振动钻孔;设计并搭建了一套PLC控制系统,实现了对主轴转速、进给速度和方向、力反馈等各种参数的精确控制。2.建立凸轮式振动钻孔机构弹簧质量块动力学模型,通过对模型动力稳定性分析和振动测试试验,验证了凸轮机构“浮起”现象。最终给出凸轮机构稳定性条件和弹簧刚度设计准则。3.针对航天铝合金钻孔试验研究发现:对比传统钻孔,轴向低频振动可以明显降低钻孔过程中的平均轴向力和温度;通过切屑形态对比,验证振动钻孔断屑效果,并研究振幅对切屑尺寸的影响规律;观察铝合金出口毛刺高度,分析毛刺高度产生的主要原因,研究振动参数对降低出口毛刺高度的影响规律。试验说明合理地选择振动参数,可以明显改善孔加工表面质量。