薄壁件是机械制造领域的一种常用材料类型,重量轻,体积小。但是薄壁件的的加工存过程中变形和颤振问题一直难以解决。因此,研究薄壁件加工中的受力情况、动态特性和加工质量是很有意义的。同时,如何改进薄壁件的结构、加工方式和工艺参数来达到令人满意的加工效率和效果也是研究的重点和热点。针对以上研究热点和难点问题,本文建立了薄壁件铣削的铣削力模型,然后在力学模型的基础上,通过引入薄壁件-夹具和刀具-机床组成的工艺系统动力学参数,采用多频法建立薄壁件铣削的动力学模型,用来预测薄壁件的颤振情况。针对薄壁件的颤振问题,通过理论分析与仿真,研究颤振抑制技术以及颤振抑制机理。之后,建立颤振与无颤振的周铣表面形貌和粗糙度模型。最后,通过遗传算法,对各个参数进行参数优化。课题中的主要研究内容包括:(1)通过分析薄壁件铣削的空间几何关系,采用离散-微元-积分的方法建立薄壁件铣削的力学模型,采用线性铣削力系数辨识模型和多项式铣削力系数辨识模型,对特定刀具-工件接触副组成的铣削系统进行力学仿真,并与实验进行对比,分析各加工参数对不同方向铣削力的影响。(2)通过机床-工件系统模态实验,并采用相对传递函数方法,得到铣削工艺系统的模态参数,在此基础上,采用多频法对铣削系统的稳定性进行分析,并与零阶频率法进行比较。采用时域仿真方法和实验方法,对特定参数下的铣削力进行时域和频域的分析比较,同时通过实验所得到的加工表面,验证多频法的适用性。(3)针对薄壁件的颤振问题,分析比较了各种颤振抑制技术。通过模态分析以及稳定性分析,讨论铣削系统动态特性对稳定性的影响。之后分别就工件-夹具的颤振抑制和刀具-机床的颤振抑制技术进行了分析。对于变齿距铣刀的颤振抑制,由于齿距不同使得时滞项发生改变,通过改变时滞抑制再生效应,来抑制颤振。然后分别采用仿真与实验来说明变齿距铣刀的颤振抑制作用。(4)建立基于坐标变换的Z-map周铣表面形貌模型,分析比较不同参数表面形貌和表面粗糙度,在此基础上,以时域仿真为基础,建立了颤振的表面形貌模型,然后分别选取颤振加工参数与无颤振加工参数进行仿真与实验的对比。以实验数据为基础,利用最小二乘法建立最大铣削力和表面粗糙度的经验公式,并作为约束条件,以最大材料去除率和最优加工质量为目标,采用遗传算法,对设计变量进行优化。