轻量化整体结构件广泛应用于各类航空航天产品,然而由于材料内部残余应力、结构件尺寸、薄壁结构、材料去除率以及整体刚度的影响,结构件加工完成后极易产生过大变形,影响结构件使役性能。研究航空结构件加工变形并提出对应的控制技术对提升产品质量、提升生产效率和控制加工成本具有重要意义。本课题针对航空铝合金结构件铣削加工过程中的残余应力预测和变形控制技术进行研究。首先,针对直角切削残余应力预测,研究基于径向返回方法的残余应力求解算法。综合考虑直角切削中的机械载荷和热载荷的影响,基于径向返回法开展塑性应力的更新计算,建立了直角切削残余应力的解析预测模型,并开展了航空铝合金切削加工实验验证了该模型。结果表明:与现有计算方法相比,径向返回方法对所有的应力分量都进行了更新,不需要先验的弹性假设,计算过程满足塑性力学一致性条件;采用径向返回法对残余应力进行求解可以有效地避免应力突变和屈服漂移,具有较高的预测精度。其次,以直角切削残余应力预测模型为基础建立了铣削加工残余应力模型。考虑铣削加工过程中瞬态变厚度斜角切削的特点,基于三维弹性接触力学和移动周期性变化铣削热源,计算了铣削过程加载的机械应力和热应力;依据第2章的径向返回方法求解了铣削加工残余应力,并开展了航空铝合金铣削温度和残余应力测量实验,验证了理论模型的准确性。依据铣削加工残余应力实验结果,获得了加工底面时表面应力分布,分析了影响铣削加工残余应力的关键因素。理论和实验结果表明:影响侧面铣削加工残余应力的关键因素中,切削刃对已加工表面的犁耕作用大于刀具对工件材料的剪切作用,每齿进给量通过对机械应力和热应力的共同作用影响残余应力,切削速度增加残余应力值变大。影响端面铣削加工残余应力的关键因素由强到弱依次为:铣削深度、铣削宽度、每齿进给量和切削速度。再次,针对航空铝合金薄壁件铣削加工振动问题,提出了一种基于玉米淀粉剪切增稠特性的铣削振动控制方法。通过不同浓度玉米淀粉溶液条件下航空铝合金薄壁结构的铣削振动实验,证明了玉米淀粉溶液对铣削振动有显著的控制作用。为进一步探明振动控制原理,建立了考虑玉米淀粉溶液特性的铣削动力学模型,并对理论结果进行了实验验证。理论和实验结果表明:采用玉米淀粉溶液可以有效控制薄壁结构件的铣削振动,当玉米淀粉溶液浓度达到48%时,振动幅值减小了90%以上,并且获得良好的表面加工质量。进一步分析其减振原理发现,高频断续铣削载荷的作用下玉米淀粉溶液的剪切增稠特性是振动控制和减小变形的主要原因。最后,综合考虑材料内部初始残余应力、加工残余应力和航空结构件的结构特点,建立了残余应力引起的加工变形预测模型,并通过加工实验验证了该模型的准确性。在此基础上,提出了一种加工余量调控与玉米淀粉溶液作用相结合的变形控制工艺方法。以三种典型航空铝合金结构件为例开展了加工实验并测量了变形量,验证了上述变形控制方法的有效性。研究结果表明:在材料内部初始残余应力和加工残余应力的共同作用下,航空结构件发生了弯曲变形,其中材料内部初始残余应力对加工变形的影响最大。应用本文提出的变形控制方法,三个典型航空结构件加工变形均显著减小,证明了本文提出的变形控制技术可有效减小航空结构件加工变形。