薄壁结构件制造过程中的振动问题严重制约了加工质量与生产效率,克服加工颤振得到理想表面形貌成为薄壁件加工的技术挑战之一。本文针对薄壁件球头铣刀铣削稳定性预测、表面形貌仿真等问题展开研究。基于无振动几何层面建立了球头铣刀平面加工表面形貌仿真模型,结合仿真与试验研究每齿进给量、行距、加工倾角和相位差对表面形貌的影响,为薄壁件加工表面形貌的研究奠定了理论基础。建立了薄壁件球头铣刀铣削稳定性模型,考虑薄壁件动态特性的时变性特点,对不同加工阶段和不同刀具位置的稳定性极限进行预测,绘制稳定性极限图,分析了薄壁件铣削稳定性的变化规律。设计铣削试验,通过铣削力信号和表面振纹识别铣削颤振,对稳定性预测模型进行了验证。在无振动表面形貌仿真模型的基础上,将振动位移与刀具理想运动位移叠加,建立了考虑振动响应的薄壁曲面铣削表面形貌仿真模型,研究了不同铣削参数、不同铣削位置振动对加工表面形貌的影响。对预测模型进行了试验验证,结果表明：实测值略大于仿真值,试验结果与仿真规律一致。针对悬臂叶片精铣削加工,设计正交试验,运用薄壁件表面形貌预测模型进行表面粗糙度仿真,研究铣削参数对表面粗糙度的影响。建立了多目标铣削参数优化模型,考虑铣削稳定性等约束条件,对悬臂叶片精加工铣削参数进行了优化。设计悬臂叶片精铣削加工试验,试验结果验证了本文预测模型和优化方法的正确性。