钛合金由于具有比强度高、热强度高、低温性能好等优良特性被广泛应用于航空、航天等诸多领域中,但加工过程中变形系数小、切削温度高、单位切削力大,属于难加工材料。TC4位标器是导引头的支撑与定向分系统,是典型的薄壁弱刚度结构件,加工位置多,切削余量大,加工精度高。钛合金难加工,薄壁件在加工过程中弱刚度处变形量又大,针对TC4位标器加工不易的难题,本文先从材料入手,分析材料力学特性,然后以仿真和试验为手段,对零件的加工工艺展开研究。本文的主要研究内容如下:(1)位标器材料的金相分析及力学特性研究。通过观察位标器材料的金相组织,分析其可能对材料力学性能造成的影响;对位标器材料进行了Gleeble试验和SHPB试验,完成了新材料的力学特性研究,并基于试验获取数据,利用多目标优化方法,拟合出材料的Johson-Cook本构方程参数,并和传统TC4参数进行了对比分析。(2)铣削热力耦合仿真。针对位标器弱刚度处的加工工艺,建立了铣削二、三维仿真模型,研究铣削过程中切屑形态、切削力和切削温度,并通过加工试验验证仿真建模的正确性。同时基于二维铣削仿真,通过在切屑成形仿真模型中引入两种材料的塑性本构,对比了材料对切屑形态和切削力的影响。(3)切削力建模和粗糙度的试验研究。对位标器弱刚度处的加工工艺分别展开了正交试验研究,建立了铣削力的经验公式模型,以实现加工过程中对切削力的预测。还设计了单因素试验,分析研究切削参数对材料表面粗糙度的影响规律。(4)装夹设计及特征件试验研究。通过分析位标器难装夹、易变形的加工难题,设计了位标器的初步装夹方案,并对其弱刚度处进行结构优化。在此基础上基于等刚度原则,设计了与位标器弱刚度处刚度相同的特征件。参考正交试验参数组合,对特征件展开试验研究和精度测量,以分析所选切削参数组合对位标器加工的适用性。