在航天复杂薄壁件的高速铣削加工过程中,由于其具有薄壁、结构复杂、复杂曲面与容易变形的特点,如何控制因多工序加工造成的残余应力叠加与变形并达到其较高的精度要求成为制约这一发展的重要瓶颈。因此,本文将针对复杂薄壁件的曲面切削、平面切削和单/多工序加工形成的残余应力叠加分布与变形进行深入的研究。主要研究内容为:（1）根据球头铣刀加工航天薄壁件复杂曲面的研究,建立球头铣刀的未变形切屑几何模型与体积(V_uct)数学模型。为了实现材料去除率的优化控制,对未变形切屑体积的参数进行对比分析。并且基于Third Wave AdvantEdge-3D模型进行球头铣刀单刃切削与二次切削的仿真切削,探索切削力、热的耦合作用对薄壁件表面和亚表面残余应力叠加分布的影响。以控制工件曲面残余应力为前提,对不同加工工艺参数进行优化分析。（2）切削仿真经过三种热处理的航天薄壁件,根据工件表面与亚表面叠加的残余应力分布情况,优选热处理方案一对毛坯进行热处理加工。基于切削仿真软件2D模型进行薄壁件平面单工序仿真切削,从而揭示叠加形成的残余应力分布规律,并且对单工序叠加的残余应力分布进行单工艺参数优化。将薄壁件平面切削过程分为切入阶段、稳定切削与切出阶段,当刀具切入与切出工件表面时,对工件表面产生一定的残余应力冲击。通过仿真与实验验证,对单工序残余应力冲击的仿真参数进行优化分析,分析多次切削过程的残余应力冲击的叠加分布规律。（3）在多工序加工仿真中,分别使用仿真切削软件2D模型进行半精加工与精加工仿真,ABAQUS热处理模块进行去应力热处理仿真,揭示多工序加工的残余应力叠加分布规律:薄壁件表面的残余应力σ_xx经过去应力时效处理后平均降低36.5⁵4.2%左右,亚表面残余应力σ_xx平均降低20%³0%左右;表面残余应力σ_yy降低56.7%,对亚表面的影响会小很多。因此,薄壁件在经过切削加工后,再进行去应力时效处理,薄壁件表面压应力都大大减小,并且薄壁件的亚表面残余应力很快进入稳定状态,内部金属结构更加可靠,薄壁件的强度更加稳定。以上研究还为薄壁件的多工序加工控制残余应力与变形提供理论基础。最后以航天复杂薄壁试件为研究对象,根据前几章节得出控制残余应力的方法,通过对复杂薄壁件平面与曲面的分类进行刀具切削路径与切削参数的优化,分析切削路径对切削加工时间与切削力的影响;并试制薄壁件以验证优化后的加工效率与残余应力分布规律。