随着航空航天产品设计理念的不断更新，越来越多的薄壁结构件应用于各种飞行器结构上。但是薄壁结构件结构复杂、刚性差，加工变形和尺寸稳定性难以控制，对航空制造业提出了严峻的挑战。目前我国尚缺乏对薄壁结构件机械加工共性技术的支持，导致其加工水平与国外先进水平相比存在很大差距，工件制造精度低和长期稳定性差的问题严重地制约着我国新型飞行器的快速发展。因此，通过开展板框类薄壁结构件加工变形预测方法的研究，可以在加工前预判工件的变形状态，对优化工艺方案、降低生产成本及提高生产效率具有非常重要的现实意义。本文从材料供应状态的应力分析入手，研究了铝合金预拉伸板制备过程中所形成残余应力的变化过程。基于弹性力学理论，建立了残余应力释放过程中的应力-应变模型。通过剥层测量实验，间接获得了板材内部残余应力的分布规律，结果表明预拉伸板材初始应力状态为表层压应力、里层拉应力，应力分布呈“M”形状。通过对剥层过程进行有限元仿真，得到的工件变形状态与实验测量结果具有很好的一致性，从而验证了应力-应变模型的正确性。通过合理选择材料本构模型、确定材料失效准则、划分合适网格及选取正确单元，建立了铣削加工过程的三维有限元仿真模型。通过仿真计算可知工件的应力状态和铣削力与加工过程的实际情况吻合良好，表明所建立的有限元模型能够真实反映铣削加工过程，且具有很高的计算精度。在此基础上，对有限元仿真模型的参数进行了优化，达到了计算精度最高和计算成本最小的目的，为后续加工变形的精确计算奠定了基础。综合考虑残余应力、铣削力、夹紧力耦合作用的情况下，对板框类薄壁结构件的切削加工过程进行了有限元计算，完整模拟了薄壁结构件从毛坯取材到铣削成形的全过程，获得了薄壁结构件加工时不同工步的变形状态，并用三坐标测量机对加工表面进行了相应的检测，结果表明有限元仿真得到的加工变形与实验测量结果有很好的一致性。上述方法可以准确预测薄壁结构件的加工变形，能够为加工变形的矫正及控制提供新的途径。