薄壁工件以其节省材料、质量轻和结构紧凑等特点,在航空航天、武器装备、精密仪器、生活等诸多领域应用广泛。但薄壁工件的加工属于材料加工领域难题,原因是与传统加工相比,薄壁工件的刚度与加工系统刚度有较大差距,不能将加工过程看作是刚性工件与刚性主轴的耦合,而且薄壁工件工艺性比较差,在加工过程中,薄壁工件所产生的变形与其自身尺寸相比,属于较大变形,具有结构非线性,因此整个加工系统是柔性工件与刚性主轴的耦合;通常认为当板厚度h和该板最小平面跨度b之间满足关系h/b<1/6时,可以称之为薄板,所以在加工过程中,薄壁工件质量和刚度的损失是不可忽略的,而且由于工件的弹性变形、切削力的动态变化等因素的影响,使工件极易发生颤振,这极大的影响了加工表面精度和表面质量,所以对薄壁工件切削加工稳定性进行研究具有很高的价值和意义。本文以薄壁工件切削系统为研究对象,对该系统动力学特性进行分析和稳定性进行预测,主要研究内容如下。结合传递矩阵法和阻抗耦合子结构法的优缺点,建立基于Timoshenko梁理论的传递矩阵法和基于Euler-Bernoulli梁理论的子结构法;利用相关软件进行主轴仿真,分析每种方法求解固有频率的误差大小和计算速度;并研究主轴平均长径比对子结构法求解的固有频率误差的影响。建立了工件系统的有限元模型来求解工件系统频响函数,并结合薄壁工件动力学分析方法和模态修正法,研究工件系统在切削过程中工件被切削引起的工件动力学特性的时变特性。利用主轴系统频响函数求解方法研究某特定主轴系统动力学特性,绘制主轴系统的稳定性叶瓣图,并研究刀具尖端长径比、切削力系数和刀具齿数对系统稳定性的影响;然后绘制工件系统的稳定性叶瓣图,并结合模态修正法研究切削位置、工件厚度和走刀路径等时变性因素对工件系统稳定性的影响。最后建立工件和主轴耦合的一维模型,将耦合系统的稳定性叶瓣图和主轴系统的稳定性叶瓣图对比,研究耦合系统对稳定性叶瓣图的影响。建立动态切削力数学模型,给出经典文献中的切削厚度模型,并建立实际加工过程中的切削厚度模型和考虑主轴变形的切削厚度模型,并提出求解螺旋铣刀的切削力流程图。最后进行实验求解切削力系数,并分析该模型的误差范围。结合Von Karman大变形理论和薄板理论建立悬臂薄板非线性运动微分方程;研究增量谐波平衡法,利用该方法求解悬臂薄板非线性运动微分方程,并研究工件材料对工件系统非线性振动的影响,然后研究工件厚度、工作转速和切削力对系统非线性振动的影响。本文的研究针对薄壁工件切削加工稳定性进行了预测,一方面可以服务于高档机床的研发工作,另一方面可以对航空航天和汽车等行业的薄壁工件切削加工的表面精度和加工质量进行优化。