推进剂贮箱是空间飞行器推进系统的重要部件,其中隔膜贮箱以其可靠性高,结构简单等优点被广泛应用在空间飞行器上。它工作时,通过增压气体挤压隔膜片使其变形翻转,将推进剂输送到管路,实现空间飞行器推进剂的供应。这种贮箱隔膜片能否有效翻转是影响贮箱性能的关键因素,其中隔膜片的厚度均匀性是保证其有效翻转的主要指标。航天八院的某型号金属膜片是由纯铝制成的薄壁半球壳零件,其厚度的均匀性是在车削精加工过程中保证。然而,传统的加工方法自动化程度低,成品率低,加工周期长,严重制约了生产效率,本文为解决该型号金属膜片精加工过程中壁厚超差的难题,提高零件的生产效率,进行了深入的研究。首先,通过研究逆向工程中的曲面重构技术,结合零件现有的加工工艺和其自身形状特点,针对零件厚度均匀性的加工要求,提出厚度建模的概念和方法。采用超声波测厚仪进行原始厚度数据采集,规划圆周和母线方向的双有序测量点并进行测厚,利用双三次B样条曲面重构技术建立厚度参数曲面模型,完成零件的数字化建模;针对加工中母线和圆周方向进给匀速的特点,采用三次B样条等参数分割的方法,获得零件的刀位点及其相应的背吃刀量,该方法既满足精度要求,且具有较高的效率。其次,将上述理论与方法运用于实际的研究与开发中,并通过对控制方案的比较讨论,研制了薄壁变壁厚自动车削系统,它采用工控机作为上位机、PLC作为下位机的方式进行控制;微动伺服刀架采用交流伺服电机加滚珠丝杠的结构;采用触摸屏实现了人机交互的功能,并通过VC++编制上位机软件实现数据采集、计算、通信等功能。最后,分析了加工精度与变形的影响因素,建立了切削力、夹持力对零件在车削加工过程中的影响的力学分析模型;利用薄壁变壁厚零件自动车削系统进行了车削实验,并对加工后零件的厚度数据进行分析,基本达到预期要求,解决了精加工中壁厚超差的难题,提高了生产效率。