高速切削加工具有高精度、高表面质量以及高材料去除率等优点,因而广泛应用于航天航空、船舶、铁路运输、能源、轨道交通等领域。然而近年来,伴随着现代工业的飞速发展和市场竞争的压力逐渐增大,机械产品趋向于特殊化,形状复杂、薄壁结构、难加工材料多、精度要求高等问题使得产品加工过程中更容易出现振动。轻者会影响机械产品的生产质量、效率,降低刀具、机床使用寿命,重者会造成生产事故的发生,危及人身以及企业安全。铣削稳定性分析的首要目的就是实现无颤振铣削,但是即使在稳定切削过程中,由于受迫振动的存在,产品的加工精度还是达不到要求。所以为了提高机床性能,在稳定性分析的基础上,还要进一步分析表面位置误差。本文考虑随机因素的影响,提出稳定性和表面位置误差可靠性的数值模拟方法和神经网络方法,开展了铣削工艺参数的可靠性优化设计。主要工作内容如下:首先,建立铣削动力学模型,利用全离散法同步预测铣削稳定性与表面位置误差,并将全离散法与半离散法和单频率法进行了比较。进行铣削稳定性与表面位置误差影响因素分析,直观地得出了各个因素对铣削稳定性与表面位置误差的影响趋势。然后,考虑随机变量的不确定性,提出铣削稳定性可靠性和表面位置误差可靠性的数值模拟方法和人工神经网络方法,综合分析了随机因素对铣削稳定性和表面位置误差的影响,更加符合实际工程状况,为不同加工环境下实际切削用量的选取提供了量化标准。研究了铣削参数的可靠性灵敏度,对加工制造机床的精度控制提出合理化建议。最后,以铣削工艺参数、稳定性和表面位置误差可靠度为约束条件,以材料去除率和表面位置误差为目标函数,采用遗传算法和非线性规划结合的算法进行优化设计,并且达到了预期效果。