虚拟制造技术是制造业为在竞争激烈的全球市场求得生存与发展，更快更好地满足市场的要求，并随着计算机技术，特别是信息处理技术的发展，而应运而生的。虚拟加工过程仿真是虚拟制造的底层关键技术，在虚拟制造中占有重要地位。它通过对机床—工件—刀具构成的工艺系统中的各种加工信息的有效预测与优化，为实际加工过程的智能化实现创造了有利条件，同时它也是研究加工过程的重要手段。包括几何仿真和物理仿真两部分。物理仿真由于其切削机理复杂、建模难度大等客观原因，研究还不够深入。但对切削过程物理方面因素的分析与预测在虚拟制造研究中具有重要意义。 本论文针对物理仿真中的几项基础单元技术进行了研究。首先对切削力的解析建模进行了探讨。在分析直角切削的基础上，建立了斜角切削力数学模型。并以铣削为对象，以实验和理论分析相结合的方法，建立了铣削的切削力模型，具体地给出了切削力和扭矩的仿真算法。在切削力的作用下，工艺系统(刀具，工件，机床和夹具)的变形是影响加工质量重要因素。其中，机床的动态特性起着主要的作用。本文利用试验模态分析技术，通过冲击锤激振试验，对激振力信号和响应信号处理的基础上，获得机床结构的模态参数和振动模型。同时，也探讨了时间序列方法在模态参数方面的应用。存得到切削力模型和机床结构振动模型的基础上，着重研究了再生型颤振对铣削加工过程稳定性的影响。给出了计算表明稳定性加工指标的计算公式，并由此可绘出稳定性叶瓣图。这有助于预测加工质量，优化工艺参数。 虚拟加工中物理仿真单元技术充分研究，对于真正发挥虚拟制造在实际制造领域的作用，预测加工质量，消除或减少新产品的开发、新设备新系统应用的研制过程，缩短开发周期，降低产品成本，使得制造技术走出依赖于经验的狭小天地，发展到全方位的预报新阶段将发挥重要作用。