随着以发动机叶片为代表的高性能复杂曲面薄壁件被广泛应用于航空航天、能源、交通等高端装备制造领域,对其加工精度和表面质量提出了更高的要求。这些零件通常具有壁薄、刚度低、难加工、材料去除率高、型面复杂等特点,并且在生产过程中由铣削力引起的实际加工曲面与设计曲面之间的变形误差严重影响了产品功能表面的性能及其稳定性。对此,采用传统的加工-检测-再加工的工艺过程大大降低了生产效率,因此,实现薄壁件加工变形预测对工艺参数优化和误差补偿等方面具有重要的工程价值。所以,本文采用数字建模、有限元仿真、实验验证相结合的技术手段,开展钛合金复杂曲面薄壁件五轴加工变形预测技术的研究,主要工作体现在下述几个方面：建立了五轴加工球头刀铣削力模型。首先描述了五轴加工中刀具位姿的运动变换关系,并结合切削刃几何模型,给出了切削刃的空间运动轨迹；继而,建立了由前后切削刃扫掠轨迹所形成的未变形切屑厚度计算方法及相应的球头刀五轴加工铣削力预测模型。并采用基于三角面片的Z-map模型判断参与切削的切削刃微元,推导了铣削力系数计算公式；铣削力预测值与加工测量值的对比结果验证了模型的可行性；建立了复杂曲面薄壁件五轴加工变形预测模型。给出了基于六面体单元的曲面薄壁件规则三维网格的精确划分方法,针对仿真过程中载荷的动态施加以及材料的不断去除,基于刀具路径文件提出了一种适用于单向、往复、螺旋等加工轨迹下的仿真信息快速提取方法。然后,在分析曲面薄壁件加工变形原理的基础上,并结合建立的铣削力模型,给出了加工变形下铣削力的更新迭代方式,并建立了一种基于铣削平衡状态的曲面薄壁件加工变形柔性迭代预测算法。继而,预测了钛合金TC4薄壁叶片加工变形分布的规律,为后续的验证实验提供了依据。最后,以钛合金TC4薄壁叶片为例,在制定其加工工艺路线的基础上,开展了叶片五轴加工实验以及叶片数据测量实验。对比结果表明,叶片加工变形预测结果与测量结果基本吻合,预测精度控制在0.03mm以内,证明了本文提出模型的可行性。