当代社会对能源的需求越来越大,作为油、气、液等的主要输送工具,弯管的应用越来越广泛,并决定着它所在装置的整体性能和安全。第三代核电主管道是本文的研究原型,它是十分典型的经弯制后再进行机加工的弯管,也是典型的大长径比弯管。弯管外表面是开放型曲面,通过三轴或五轴数控加工技术能够满足其加工要求：但是大长径比弯管的内表面是复杂的细长型腔曲面,加工很困难,需要考虑加工过程中刀具与工件干涉,刀具刚性不足,切削状态不稳定、不均匀,表面加工质量一致性差等问题。本课题组为了解决核电主管道内表面加工过程中的上述问题,提出将铣削头置于弯管内部,沿内置导轨进给铣削加工的思想,设计出了一种内置导轨加工装置,能够有效的避免加工干涉,经济高效并且稳定的完成加工,获得一致性较好的表面质量。本文通过分析内置加工装置沿弯管引导线纵向进给,沿引导线法向截面横向进给的加工原理以及内表面不同位置处形貌的凹凸不同,改进了传统的Z-map法,按照角度划分网格,并结合五轴加工中的刀具倾角改进了进给方向角模型,提出了一种适用于弯管内表面的铣削力建模方法。通过选取与仿真加工同等工艺参数,在弯管内表面0°,90°,180°三个特殊位置处截取小块曲面进行了验证实验,实验所测得的铣削力在极值和变化规律上都与预测得到的铣削力基本相符,铣削力极值最大误差在16%以内,证明了该铣削力模型的可靠性。基于建立的铣削力模型,在弯管内表面选取Q=0°对应的纵向走刀轨迹和P=30°对应的周向走刀轨迹作为代表进行了铣削力预报,进而得到整个弯管内表面加工过程的铣削力分布情况。考虑到装置设计时只是基于经验公式和假设前提对关键部件做了简单的强度和刚度校核,本文基于铣削力模型,利用有限元分析法对内置加工装置中的关键部件导轨基座进行了受力分析,校核后强度满足要求,并得到了弯管内表面加工过程中导轨基座的变形规律,同时求出了弯管模型内表面加工时的最大变形量为47.99μ m,最危险加工位置为P=30°,Q=90°最后,基于铣削力仿真模型,对弯管内表面加工过程中重要因素对铣削力的影响规律进行了分析,并且综合考虑加工过程中的其他因素,对选取合适加工工艺参数给出了建议。以上工作为核电主管道以及类似弯管的内表面加工工艺制定提供了理论依据,并对内置加工装置的结构优化有较好的指导作用。