由于飞机蒙皮这类空间曲面薄壁工件具有重量轻、曲面形状复杂多变的特点，因此，在装配这类工件时，需要设计出能够根据工件的表面形状来夹持工件的柔性夹持工装机构。但是这类工装机构大多比较笨重，其传动也较为复杂。文章通过对这类薄壁工件的定位原理进行研究，设计出柔性夹持工装机构的传动方案，并对工装系统进行结构设计，在此基础上对工装机构中的主要零部件进行静力学分析和拓扑优化设计，最后对优化设计的结果进行验证。首先，文章阐述了柔性夹持工装系统的国内外研究现状和发展趋势以及优化技术在国内外的发展趋势，并对文章的研究内容进行说明。其次，对柔性夹持工装系统进行理论分析研究，提出空间曲面薄壁工件的定位原理和定位点坐标的求解方法。确定了先利用工装机构上的定位销和薄壁工件上的定位孔对工件定位，然后通过真空吸盘的吸附实现工件的夹持。然后对柔性夹持工装机构进行系统传动方案设计和结构设计、载荷计算、强度校核和相关标准件的选型。第三，利用有限元分析软件Hyperworks对机构的重要零件进行静力学分析和拓扑优化设计，根据拓扑优化的结果对零件进行优化设计，并对优化后的结果进行验证。通过对工装系统的结构进行优化设计，减小零件的质量，实现工装结构的轻量化。最后，总结全文的研究内容，得出一些有建设性的结论，并指出进一步的研究方向。