航空工业具有产业链长、辐射面宽、联带效应强的特点，是引领科技发展的重要国家战略性产业。随着航空先进材料性能的不断提升，大幅减轻了航空产品的结构重量，提高结构强度和损伤容限，增强抗腐蚀性能，使结构件的服役性能大幅提升。以最大限度提高结构效率为主要目标的结构设计整体化、轻量化和模块化已经成为先进航空零件普遍采用的结构设计，其制造客观上要求具有高材料去除率的加工工艺，以满足零件对生产效率的要求。航空先进材料价格高昂，普遍切削加工性较差，造成航空整体结构件制造工艺性较差，生产效率低，制造周期长，制造成本增加，对航空制造业提出严峻的挑战。而且，航空整体结构件结构刚性差，加工过程易发生切削颤振和加工变形，需要优化加工参数，保证加工质量，形成具有高精度、高稳定性和高可靠性的成套制造工艺。航空整体结构件的高效精密加工技术已经成为衡量国家航空制造水平的重要标准。　　目前，国内缺乏系统研究航空整体结构件高效加工技术的研究工作，缺乏能够在生产实践中提供科学指导的切削加工物理模型，缺少对机械加工系统动态性能及其对切削加工稳定性影响的研究，特别对于航空整体结构件复杂结构特征所具有的动态性能变化对加工稳定性影响的研究还比较少。因此，研究航空整体结构件的高效切削加工技术需要对实现高效加工的约束条件进行建模预测，切削力和切削加工稳定性是高效切削加工技术最基本的约束条件。在切削加工系统约束条件和边界条件下寻找加工参数可行空间，综合考虑加工成本和加工质量的基础上寻求获得最大加工效率的优化加工参数。　　本文首先针对铣削加工力热耦合建模进行研究。建立了斜角切削几何模型，并采用最小能量原理进行求解。然后对三个加工变形区分别进行了研究分析，求解第一变形区剪切应力，第二变形区摩擦力和第三变形区产生的刃口力。根据斜角切削模型，转换求解对应的切削力系数。结合离散铣削力微元模型，求解并预测瞬时铣削力。该方法弥补了传统的半解析方法实验获取切削力系数必须针对不同的刀具和材料组合重复进行实验的不足，可以减少重复铣削实验带来的材料浪费和人力消耗，为铣削力预测的实际应用提供了有利条件。　　本文研究了切削加工动态力学建模和稳定性分析，根据切削加工系统的结构模态特征，综合考虑铣刀径向跳动，刀具变形和振动对未变形切屑厚度的影响，以及未变形切屑厚度的动态再生效应，建立动态铣削力模型。分析了切削加工系统各参数对切削加工稳定性的影响，并在飞机水平尾翼钛合金接头精加工刀具选用和工艺参数优化中进行了应用。　　本文提出了实现航空整体结构件高效加工的主要策略，提出了实现航空整体结构件高效数控铣削加工的基本方案。通过对切削加工稳定性基础理论进行扩展，建立了基于铣削加工稳定性和机床性能约束的大余量高效铣削加工工艺优化方法和基于切削加工系统刚度动态变化条件下的高效精加工工艺优化方法。针对大型客机平尾后梁缘条零件和接头零件的特点，将上述工艺优化方法应用于两类零件的粗加工和精加工工艺优化，在现有机床性能条件下，实现了零件的高效粗加工；同时根据加工系统刚度的动态变化，研究了动态刚度条件下的切削加工系统三维稳定性Lobe图，建立了无颤振切削加工参数寻优空间，提出了变转速无颤振加工工艺方法，实现零件高效精加工。　　最后，本文研究了切削加工工艺的经济性评估方法，提出了切削加工经济性的粗加工和精加工分类评估方法，建立体积成本系数作为切削加工粗加工工序的经济性评估指标，面积成本系数作为切削加工精加工工序的经济性评估指标，分别表征切除单位体积或单位面积材料所消耗的费用。这两个指标综合了机床费用，工人费用，刀具费用，材料去除率，加工时间等因素对制造成本的影响，为加工工艺的优化决策提供重要经济性指标。