为满足现代飞机高比强度、高比刚度及高抗疲劳性等要求，钛合金整体薄壁结构在飞机关键零部件设计中得到广泛应用。然而，钛合金薄壁结构件在加工过程中易产生让刀变形、切削颤振等现象，严重影响工件精度与刀具寿命。本文以TC4钛合金薄壁件为研究对象，采用有限元模拟与试验验证相结合的方法，从工艺方面对钛合金薄壁件加工变形控制进行了综合研究，对钛合金薄壁结构件加工工艺进行了系统优化。论文主要研究工作如下：（1）基于立铣削过程的分析，通过正交回归试验，建立了薄壁件立铣削切削力预测模型，并通过试验验证了预测模型的准确性。（2）进行了钛合金薄壁件铣削加工基础试验研究，初步探究切削参数对切削力、表面加工质量及表面残余应力的影响。通过单因素试验分析了铣削参数对切削力和表面加工质量的影响，为切削参数合理的取值范围提供理论依据；通过对工件已加工表面残余应力的测量分析了切削力对表面残余应力分布状态的影响，试验分析结果表明加工变形是影响表面残余应力分布规律的重要因素。（3）结合切削力预测模型和铣削加工基础试验研究，建立了钛合金薄侧壁件加工变形有限元仿真模型，并将仿真计算值与试验测量值进行对比，验证了加工变形有限元仿真模型的准确性；同时模拟分析了立铣削过程中工件的加工误差，对工件变形规律进行了归纳总结，为进一步控制薄壁件加工变形工艺优化提供了研究方向和参考数据。（4）以控制让刀变形为目标，结合工艺系统刚度理论，分别对减小切削力和增大工艺系统刚度进行了工艺优化，并采用理论分析与试验研究相结合的方法，对钛合金薄壁件加工变形控制工艺优化进行了综合分析。