浮动装夹方法采用自适应装夹装置,在加工过程中自适应释放、监测并消除工件变形,是解决飞机结构件加工变形问题的一种有效途径。浮动装夹方法基于“6+X”定位原理,其特殊的加工模式对飞机结构件装夹布局设计提出了新的要求,如何面向浮动装夹方法设计装夹布局,并对装夹布局方案进行优化是亟待解决的关键问题。针对以上问题,论文对面向浮动装夹方法的飞机结构件数控加工装夹布局优化进行了深入的研究,主要创新点如下:(1)提出了面向浮动装夹方法的飞机结构件装夹布局设计方法。针对浮动装夹方法在加工过程中零件被支撑起来而带来了工艺系统刚度变化的问题,分析了基于浮动装夹方法加工时飞机结构件的弹性变形,给出了浮动装夹点设计准则,基于固支梁和薄板挠度计算方法构建了飞机结构件弹性变形计算模型,实现了满足工件加工过程中弹性变形容许值的装夹布局设计。(2)研究了面向浮动装夹方法的装夹系统加工变形仿真。针对自适应装夹装置因结构复杂引起的刚度建模难题,考虑因夹紧力引起的装夹单元变形,研究了浮动装夹单元刚度建模方法,进而计算了浮动装夹单元的刚度,给出了基于装夹变形补偿的策略,分析了装夹系统中工件与装夹单元的接触刚度,建立了考虑接触与摩擦的加工变形仿真模型。(3)研究了面向浮动装夹方法的装夹布局优化方法。针对浮动装夹方法的加工特点,以装夹点位置为设计变量,以工件腹板的最大弹性变形最小为目标函数,集成遗传算法与有限元方法,给出了装夹点数量与位置的迭代优化方法,进而确定满足工件弹性变形要求的装夹布局方案。(4)基于以上研究,设计了切削对比试验,装夹布局优化后工件腹板粗糙度提高了23.1%,说明工件的加工刚度得到提高,平面度提高了24.3%,说明零件的变形情况有所改善,装夹系统的动刚度也有所改善,证明了面向浮动装夹方法的飞机结构件装夹布局优化方法的有效性。