航空航天工业中的大型薄壁筒形结构件具有加工精度要求高、机械加工工序多且复杂等特点,实现其不同加工工序间的柔性快换具有重要意义。因此,本文针对以上大型薄壁筒形结构件加工特点设计一种柔性快换工艺系统。此外,大型薄壁筒形结构件柔性快换工艺系统的可靠性和准确性对于工件加工过程最为重要,不仅对被加工工件的合格率有着重要影响,还对有效缩短工序准备时间,提高加工效率有着积极作用。因此,设计大型薄壁筒形结构件柔性快换工艺系统,并研究其可靠性和准确性这对航空航天制造企业来说具有重要的现实利益。本文结合国内外产品的设计原理及方法,开展大型薄壁筒形结构件在机械加工过程的极端工况条件分析。分别对大型薄壁筒形结构件进行车削和铣削加工力学分析,为柔性快换工艺系统布局及其优化提供设计依据。通过理论计算,分析大型薄壁筒形结构件在切削加工极端工况下的最大切削力。分析得到大型薄壁筒形结构件在铣削加工极端工况下的最大铣削力。经对比分析后,最终选择切削加工极端工况作为柔性快换工艺系统设计依据。为了得到满足设计要求的大型薄壁筒形结构件柔性快换工艺系统,则需要对不同零点定位器布局方案进行详细的分析。首先根据工件特点构建柔性快换工艺系统初始化布局模型,并进行力学校核分析;然后提出基于遗传算法的大型薄壁筒形结构件柔性快换工艺系统零点定位器位置及数目递推优化算法,并对其布局进行力学校核计算;最后通过比较分析,确定经遗传算法优化后的布局为大型薄壁筒形结构件柔性快换工艺系统的设计方案。力学仿真是进行产品设计的重要步骤,本文通过力学仿真研究大型薄壁筒形结构件柔性快换工艺系统在多应力耦合作用下的误差变化情况,分别揭示了柔性快换工艺系统在换位、夹紧和加工过程中的误差变化情况,并计算换位、夹紧和加工过程产生的误差值。通过计算与讨论,其在各个功能环节中的误差变化情况均满足设计要求。为了满足产品最重要的精度技术要求,就要针对产品误差进行详细的预测分析。先是采用蒙特卡洛法对柔性快换工艺系统进行误差预测分析,并根据分析情况进行零件公差优化设计,优化后的预测误差值满足设计要求。最后通过实验进行功能验证,经与蒙特卡洛法预测结果对比,测量值在预测值范围内。