近年来,我国航空制造业飞速发展,航空制造技术向自动化、智能化的发展需求愈发迫切。高可靠、高服役性能的新型航空装备对各零部件的结构和质量要求越来越高。为了满足现代航空装备的设计制造要求,构成航空装备的零部件的结构与类型逐渐向着整体化、轻量化以及高精度的方向发展。在航空装备制造中广泛采用铆钉、螺栓连接组成的组合件逐渐被大型整体化零件代替,为达到装备的轻量化提升性能的目的,在不破坏其本身结构性能的情况下,零件被设计出复杂的曲边、孔等结构,提高了加工制造难度。此外,复杂的工件结构及工艺特征,使工装夹具设计变得复杂。工装夹具的自动化、智能化发展相对滞后,成为航空结构件数控加工工艺过程的短板。本文旨在对航空装备中应用较为广泛的一系列航空长桁零件的易变形、难装夹问题进行深入研究。本文对航空长桁零件的工艺特性和装夹难点进行分析,设计了以零件腹板和待加工翼缘内表面作为定位面,气缸带动侧向顶块进行夹紧的模块化装夹方案。利用仿真软件对装夹结构的夹紧位置和夹持区域大小进行了优化设计。提出一种加工基准自调整装夹控制方法解决零件在装夹过程中的变形校正的难题。通过将航空长桁零件的弯曲变形抽象为简支梁结构,借助简支梁受力弯曲变形的理论进行分析。分析得出装夹校形过程中影响零件变形校正力的参量后,构建零件装夹数学模型表述零件与各装夹模块的相对位置及装夹系统中工装与零件各要素的相互关系。运用模糊控制的方法,建立各装夹模块的变形校正控制器,在装夹过程中对零件加工基准直线度进行调整,并对结果进行修正,实现航空长桁零件的加工基准校正。最后,本文在装夹结构设计仿真与装夹控制方法研究的基础上,进行了详细的气动、电气以及控制软件设计,开发了一套自动化工装系统,并设计了装夹对比试验。试验结果验证了装夹方案的设计以及装夹控制方法的可靠性和实用性,研制的工装系统能够满足航空长桁零件的数控加工中的装夹需求。