薄壁结构件是航空、航天典型零件，应用极其广泛。其结构复杂，加工和装配精度要求也很高，加工过程中，由于其薄壁结构刚性很低，很容易受切削力和切削温度影响而产生加工变形等情况，传统的制造工艺已经不能满足薄壁结构件的高精度和高效率的工艺要求。因此，预测和控制薄壁件加工变形具有重大理论的意义和工业应用价值。本文以“航空航天典型零件高速多轴联动加工技术”以及“复杂数控刀具创新能力平台建设”重大专项中的TC4合金材料为研究对象，采用理论建模、试验研究和仿真分析相结合的方法对薄壁结构件的加工变形问题进行研究。完成的主要工作包括如下几个方面：1.进行了TC4钛合金薄壁件的单因素切削试验，明确了切削速度、进给速度、轴向和径向切深等切削参数对切削力的影响程度及其规律。2.在单因素切削试验的基础上进行了正交试验，利用试验中所采集到的数据建立切削力回归方程，通过矩阵简化法和线性回归分析，完成了铣削TC4钛合金薄壁件的切削力经验模型的建立。3.结合所建立的切削力经验模型，利用有限元分析软件Ansys建立铣削加工钛合金薄壁件的有限元仿真模型，通过对仿真结果的分析，获得了薄壁件加工变形的基本规律。将仿真所得数据与工件的实测数据进行比较，验证了基于有限元加工变形预测方法的有效性，其可作为更深入研究薄壁件加工变形规律和误差补偿的基础。4.综合试验研究与有限元分析结果探讨了加工变形的控制方法，为实现TC4钛合金薄壁件加工的高效、优质和低耗提供一定的依据。