在航空航天领域,由于铝合金材料具有强度高,密度低,切削性能良好等优点,铝合金薄壁件已广泛应用于航空航天结构件中。然而,由于航空航天薄壁件结构复杂及弱刚性,导致加工工艺及质量控制难度较大,并且残余应力和加工变形控制问题一直没有得到很好的解决,已成为多工序薄壁件的制造及应用的一个技术瓶颈。因此,本文基于影响多工序复杂薄壁件残余应力的工艺参数,研究残余应力叠加生成机理,以获得控制残余应力及加工变形的方法。主要研究工作及成果如下:（1）本文首先研究单工序铣削对残余应力叠加及生成的影响。从平面铣削入手,在Abaqus软件中进行单工序切削力热残余应力叠加仿真,结果显示:载荷点处的切削热残余应力主要是拉应力,切削力残余应力则既有拉应力也有压应力,而且力热残余应力为非线性叠加关系。随后用多项式拟合的方法,得到单工序力热残余应力叠加关系模型,并从模型中计算出铣削力、热效应对残余应力的影响比例,发现在载荷作用点处的残余应力的形成过程中,铣削力的影响大于铣削热,占比达到55%-70%。对于曲面,则从球头铣刀未变形切屑体积（UCV）的主要参数（fz,R,ap,ae）入手,在三维铣削仿真模型中获得多种UCV参数组合对应的工件残余应力。然后以UCV参数为变量构建残余应力数学模型,并以铣削仿真所得应力数据为样本,拟合出UCV参数对残余应力的影响系数,发现在加工效率（UCV）不变的情况下,ap和ae对最大曲面残余拉应力的影响大于fz与R。在制定铣削方案时,应选择大R、大fz、小ae和小ap的参数组合。（2）在此基础上,研究多工序连续加载对残余应力叠加及重分布的影响。在Advant Edge软件中进行两道工序的叠加仿真。先导入毛坯初始残余应力,再进行铣削加载,通过铣削载荷产生挤光效应从而使工件残余应力发生重分布,并获得挤光效应参数（re,UCT,ap,Rc）对残余应力的影响规律。发现:若仅从增强挤光效应的角度考虑,在铣削过程中应尽量选择大的刀尖半径Rc和大的刀刃圆弧半径re（较钝的铣刀）,小ap和小fz,且fz设置为re的一半,这种组合可增大加工表面的残余压应力比例。以简化的多工序薄壁件为对象,进一步研究多工序薄壁件残余应力叠加及重分布规律。结果表明:随着粗铣削-精铣削-热处理工序的进行,工件的残余拉应力峰值逐步减小（粗-精:下降10%,精-热:下降11%）;挤光效应精加工工序可以逐层剥离残余应力状况差的表层材料,优化工件表面的残余应力分布（拉应力变小,压应力变大）。而热处理工序则可以改善铣削工序产生的残余应力集中问题,优化薄壁件的整体残余应力。（3）最后,以X形多工序航天薄壁件为加工对象,进行残余应力数学模型的验证以及残余应力控制方法的应用研究。用残余应力数学模型里的铣削参数组合加工X件的复杂曲面,在给出的参数范围及适用条件下,模型的误差在16%-39%以内。残余应力数学模型中获得的铣削残余应力抑制方法的有效性同样得到验证,在保证铣削效率较高的情况下,复杂曲面的残余应力得到了有效控制。由X件多工序加工仿真分析可知,对于具有平曲面复合结构,且曲面特征的刚度远小于平面特征的薄壁件,对称且小刚度特征优先的加工顺序更有利于控制铣削残余应力。而在应力抑制方法的验证方面,本文根据研究所得的残余应力控制方法制定加工方案,并进行了X形多工序航天薄壁件加工残余应力控制实验,对比发现,X件的残余应力及形变量都得到了有效抑制,分别减小了19%和14.5%。本文通过实验,仿真及数学模型等方法,从薄壁件的平面、曲面、单工序与多工序残余应力等方面的入手,研究薄壁件加工残余应力的叠加生成规律与控制方法。最后将所得结论应用于X形多工序航天薄壁件的加工工艺优化中,实验结果证明本文的残余应力控制方法是可行且有效的。