二十一世纪以来,航空航天事业发展迅猛,越来越多的钛合金薄壁类零件被应用于飞机、火箭等制造中,因此关于钛合金薄壁类零件的生产制造要求日益严格,加工精度和加工质量也趋于更高的要求。钛合金是典型的难加工材料,切削性能差,且钛合金曲面薄壁类零件材料去除率大,加工后的表面质量难以得到保障,制约了我国航空事业的发展。特别是零件加工后,零件表面残余应力的性质影响着零件在服役期间变形情况和服役寿命,因此,钛合金曲面薄壁件表面残余应力的研究对航空航天业的生产安全和经济效益有着重要意义。本文利用超声加工技术,对钛合金曲面薄壁件进行铣削,研究纵扭复合超声铣削加工钛合金薄壁件表面残余应力。对纵扭复合超声振动铣削钛合金曲面薄壁件的切削刃轨迹进行分析,探究了切削刃轨迹方程与普通铣削的异同,并利用MATLAB得到切削刃轨迹。分析了超声加工中分离点、结合点等特征点以及高频周期性“接触—铣削—分离”的切削特性,并分析了切削刃轨迹、净切削时间随加工参数变化的趋势。建立等效二维铣削力和热应力模型以及分析力-热耦合形成机理,研究超声振动加工对钛合金曲面薄壁件表面残余应力再分布的影响规律。通过试验,研究各加工参数以及超声振幅对钛合金曲面薄壁件切削力和切削温度的影响规律;利用ABAQUS有限元技术建立二维切削模型,对比分析了超声切削和普通切削中的切削温度和切削力,并分析了残余应力随加工参数变化趋势;基于理论与仿真,开展纵扭复合超声铣削加工表面残余应力试验研究,分析了纵扭复合超声铣削下表面残余应力随加工参数变化趋势,以获得最优的切削参数。并与相同切削参数条件下的传统切削钛合金曲面薄壁件的试验结果进行对比,验证纵扭复合超声铣削钛合金曲面薄壁件的可行性和优越性。