中文摘要：

本项目首次提出基于高速切削进行抗疲劳加工的研究新思路，并首次提出预拉伸夹紧工件新概念，利用高速切削时低切削温度和低切削力效应，拟将钛合金材料等工件切削加工后的残余应力可靠地控制在所需的压应力水平，从而显著提高工件切削加工后的疲劳性能。通过理论分析和试验研究，对高速切削加工时钛合金等工件材料的应力分布、疲劳裂纹扩展特性、疲劳寿命等进行深入系统的探讨；搞清钛合金等工件材料高速切削加工时工件表面的残余应力分布，建立包含初始应力分布的工件残余应力模型；设计并优化面向高速切削加工的工件预拉伸夹紧装置；揭示高速铣削条件对钛合金等工件疲劳性能的影响机理和规律；从抗疲劳加工的角度，优化高速铣削工艺参数，为航空航天等领域的实际生产提供第一手数据。本研究不仅对促进高速切削理论与技术的发展具有重要理论意义，而且对推动高速切削这一崭新技术在我国航空航天等领域的成功应用具有重要实用价值。

结论摘要：

本项目提出结合拉伸装夹与高速铣削进行抗疲劳加工的新思路；研究了铝合金预拉伸板初始应力分布及其对加工的影响；探讨了在薄壁件加工中采用拉伸高速铣削的可行性；研究了在铝合金、钛合金加工中拉伸高速铣削对工件表层质量以及钛合金工件疲劳性能的影响，探讨了拉伸高速铣削用于抗疲劳制造的可行性。通过对铝合金预拉伸厚板初始应力分布的成功测量，弄清了薄壁件加工过程中因初始应力释放而变形的规律；设计并制作了用于高速铣削的拉伸夹具；得出了拉伸装夹力、位置和顺序对薄壁件加工变形的影响。着重对TC4钛合金开展了拉伸高速铣削试验，拉伸装夹应力从0到TC4屈服强度的35％，铣削速度从190m/min到570m/min，其他加工条件保持不变。试验结果表明，加工表面粗糙度均在0.3μm左右；残余应力大多数为压应力。铣削速度为190m/min时，随着拉伸装夹应力的增大，残余压应力从-170MPa提高到-510MPa；铣削速度为570m/min时，残余应力从32MPa的拉应力转变为-371MPa的压应力。TC4铣削件的低周疲劳试验表明，拉伸高速铣削可使疲劳寿命增长8％到16％。因此，拉伸高速铣削是一种有效的抗疲劳加工新技术。