与传统金属材料相比,SiCp/Al复合材料具有优异的性能,例如高比强度、高比模量以及小热膨胀系数等,在航空航天、汽车工业和电子封装等领域实现了商品化应用。然而,由于SiCp/Al复合材料中含有大量的高硬度SiC颗粒,因此在切削过程中振动剧烈,切削力波动很大,从而导致困难的表面质量问题,并提高了加工成本。加热辅助切削一直以来都是切削加工技术领域的研究热点,这种方法在加工一些难加工材料的时候具有独特的优势,同时也面临很多亟待解决的问题。本文利用ABAQUS仿真软件建立SiCp/Al复合材料有限元切削模型,材料微观应力分布用于研究表面形成机理。基于切削力产生机理,建立了加热辅助铣削SiCp/Al复合材料切削力模型,并进行了加热辅助铣削实验,验证了切削力模型,分析了加热切削参数对铣削力和加工表面质量的影响规律,优化了加工参数,为指导实际生产提供了理论依据和工艺基础。主要研究内容如下:(1)采用ABAQUS有限元分析软件,基于脆性开裂模型,建立了具有微观结构的加热辅助切削模型,研究了切削参数、材料参数(颗粒体积分数和颗粒尺寸)和加热温度对切削力影响规律,分析了材料参数对工件应力分布的影响以及切削SiCp/Al复合材料的已加工表面形成过程。对比分析了有无加热温度条件下颗粒去除方式对已加工表面质量的影响。结果表明,加热温度的升高使材料力学性能下降,材料软化并在低应力状态下切削,造成切削力大幅下降,颗粒损伤程度降低,从而导致大量颗粒被压入基体中形成凸起。(2)通过分析切削力来源,考虑温度对材料性能的影响,提出加热温度对切削力的影响系数,建立加热辅助铣削SiCp/Al复合材料切削力理论模型。搭建了整体加热辅助铣削实验平台,开展加热辅助铣削实验,对切削力理论模型进行验证。研究了切削参数和加热温度对切削力的影响机理和变化规律。结果表明,铣削力受铣削速度的影响较小,随着每齿进给量、铣削宽度以及铣削深度的增加而提高。随着加热温度的升高,铣削力大幅降低。(3)设计了正交实验方案,进行了SiCp/Al复合材料整体加热辅助铣削实验,并结合有限元模拟分析了加工表面缺陷形成机理。运用极差和方差分析法研究了切削参数及加热温度对表面粗糙度的影响大小和重要性。结果发现,每齿进给量的影响最大,其余是加热温度、铣削速度、铣削深度及铣削宽度。建立了表面粗糙度的经验公式,以最小表面粗糙度为优化目标,优化了加工参数,获得了工艺参数的最佳组合。