由于钛合金和碳纤维增强复合材料(Carbon Fiber Reinforced Polymers,简称CFRP)优异的材料性能,使其在航空领域得到广泛应用。但是,因为钛合金热导率低、弹性模量低和CFRP各向异性等材料特性,其制孔质量难以保证,成为航空制造领域的一大难点。基于混联构型机器人螺旋铣孔技术正在成为针对钛合金和CFRP等难加工材料的理想制孔技术。目前,混联机器人钛合金/CFRP叠层构件螺旋铣孔质量的研究处于探索阶段。本文基于TriMule混联机器人,开展钛合金/CFRP叠层构件螺旋铣孔质量研究,主要研究内容包括以下几个方面:通过对螺旋铣孔过程进行运动分析和瞬时切屑厚度分析,建立了螺旋铣孔切削力理论模型,提出螺旋铣孔过程侧刃和底刃的切削力系数识别方法,通过铣槽实验和平均切削力的线性回归方法对侧刃切削力系数进行识别,通过螺旋铣孔实验对底刃切削力系数进行识别,最后通过实验进一步验证了该切削力模型的正确性。运用SAMCEF仿真软件计算了TriMule混联机器人在工作空间内刚度分布,优选出刚度较高工作空间作为主要研究对象,分析了机器人结构在该工作空间内铣孔过程中的变形规律。采用正交实验法对混联机器人叠层构件螺旋铣孔加工工艺参数进行优化,利用优化后参数进行机器人叠层构件螺旋铣孔实验,通过分析工件孔径变化验证了以上预测得到的机器人变形规律的正确性。通过改变刀具几何结构的方法建立了混联机器人螺旋铣孔质量优化策略,开展螺旋铣孔两道工序实验优选出螺旋铣孔阶梯型刀具第一部分切削刃直径。利用改进后刀具进行了螺旋铣孔实验,从试验数据可知,通过刀具结构的改进,可以优化加工孔的几何精度和表面质量。本文对混联机器人叠层构件螺旋铣孔质量开展了研究,取得了阶段性研究成果,为混联机器人在航空制造业中的应用提供理论依据。