铝合金结构件因强度高、承载能力强、重量轻等特点被广泛用作航空产品的受力构件。铝合金铣削过程中,加工表层受力热耦合作用产生残余应力,残余应力的大小及分布状态会显著影响构件的疲劳强度、尺寸精度等,进而影响其服役性能。目前针对铝合金铣削加工残余应力的研究主要集中在表面残余应力部分,对残余应力沿深度分布的探索还不够深入,尤其在残余应力深度分布曲线的数学描述及分布特征分析方面还比较匮乏。为此,本论文对铝合金铣削加工表层残余应力深度分布进行研究,揭示铣削工艺参数与残余应力深度分布特征间的关系,并开展面向残余应力的工艺参数优化。主要工作如下:首先,针对铣刀切削刃呈螺旋线分布导致不同位置切削厚度不同的特点,将铣削过程沿铣刀轴向离散为斜角切削微元,基于加载应力场建模和应力加载历程分析揭示铣削加工表层残余应力产生机理,并分析工艺参数对铣削过程力热特性及残余应力深度分布的影响机制。接着,开展铝合金铣削实验,在对残余应力沿深度分布规律进行分析的基础上,提出一种结合指数衰减余弦函数、粒子群优化算法和反向传播神经网络的残余应力分布预测方法。进一步,选取残余应力分布曲线典型特征值,并结合铣削过程力热效应分析铣削参数对残余应力分布特征值的影响规律。其次,开展考虑残余应力深度分布特征的工艺参数优化。建立残余应力分布特征值与工艺参数映射模型,以残余应力最优分布和加工效率最高为目标,设计面向残余应力的工艺参数优化模型,提出一种二阶优化策略对优化模型进行求解,并对比三种典型生产要求下二阶优化策略与单一多目标进化算法的优化结果,证明该优化策略的有效性。最后,搭建面向残余应力的铝合金构件铣削工艺参数优化系统,实现残余应力分布预测及考虑残余应力深度分布特征的工艺参数优化。阐述系统设计目标及搭建方案,接着分模块对系统进行设计,最后对系统的运行效果进行展示和分析。