碳化硅颗粒增强型铝基复合材料(SiCp/Al)具有高比强度和比模量、耐高温、耐磨、耐疲劳、热膨胀系数小、尺寸稳定性好等优异性能,并且较易批量制造成形以及成本较低,已被广泛应用于航空航天及自动化等多个领域,应用前景广阔。然而,SiCp/Al复合材料中基体相铝合金和增强相碳化硅颗粒材料特性的不同,使得其加工机理复杂,加工表面缺陷严重,严重影响了该材料在精密领域的应用。本文采用微细铣削技术加工SiCp/Al复合材料,对其中的材料去除和表面缺陷形成机制、铣削力预测及分析、表面微观形貌以及表面缺陷抑制方法进行了研究,以指导工艺参数的选择和优化,对提高加工质量,推动该类材料的进一步应用具有十分重要的意义。为研究SiCp/Al复合材料的非均质特性对材料去除以及表面缺陷的影响,建立了考虑颗粒断裂去除的单颗粒微观力学仿真模型,分析了不同刀具-颗粒接触位置以及切削速度下的切削机理。结果表明,当刀具切削颗粒上部时,颗粒破碎去除,且随着切削速度的增大,破碎程度减弱,表面缺陷主要为裂纹;当刀具切削颗粒下部时,当切削速度较小时,颗粒以拔除为主,表面缺陷为大凹坑,当切削速度增大时,颗粒逐渐破碎,表面缺陷逐渐变为裂纹。大的切削速度有利于促进材料去除,减弱表面缺陷。铣削力对材料去除过程和加工表面形成有着至关重要的作用。在材料去除机理基础上,考虑基体的尺寸效应产生的犁耕力以及颗粒断裂产生的破碎力,建立了微铣削SiCp/Al复合材料切削力的预测模型,并通过实验验证了模型的正确性。在此基础上,研究了工艺参数对铣削力的影响,以及颗粒破碎力对铣削力的贡献。结果发现,颗粒破碎力对铣削力的影响较大,占比在20~30%之间。针对SiCp/Al复合材料的微铣削加工表面,采用三维算术平均粗糙度、均方根粗糙度和表面分形维数对表面微观几何形貌特征进行了评价,通过单因子和正交实验研究了工艺参数的影响规律和程度,并探讨了粗糙度和表面分形维数之间的对应关系。在此基础上,以最小粗糙度和最大表面分形维数为目标,采用多目标遗传算法对工艺参数进行了优化。在以上研究的基础上,基于增强相和基体相的材料去除特征,推导了一种抑制SiCp/Al复合材料加工表面缺陷的参数的选择方法,以弱化基体的尺寸效应,同时实现颗粒的塑性域去除和裂纹缺陷抑制。由该方法,可得到侧面铣削和端面铣削情况下的每齿进给量的约束范围,并根据刀具参数(半径、刃口半径、刀尖圆弧半径、后角)和颗粒尺寸等对其的影响进行优选。同时,推导了实现SiCp/Al复合材料表面缺陷抑制中,刀具的半径、刀尖圆弧半径和刃口半径的约束关系,为刀具的选择提供了依据。利用微铣削实验验证了方法的有效性。该方法减轻了实验依赖,节省了成本和时间,灵活性强,为进一步改善加工质量的工艺参数选择提供了依据,对于复合材料的精密加工具有重要意义。