薄壁件可靠装夹是实现其高效精密加工的重要保证条件。然而,由于薄壳零件成形误差大、形貌未知、局部刚度各不相同,采用传统方式进行装夹时,难以保证支撑面与工件表面紧密贴合,易形成装夹空洞,产生不规则变形,严重制约了该类型薄壁件的加工精度与加工效率。因此,针对薄壁壳体结构特征和加工要求,开展了分布式内撑约束分析与装夹优化研究。针对薄壁壳体零件装夹时静态响应及变形难以量化评定的问题,分析了分布式内撑相关约束,建立了装夹稳定性及夹紧误差模型。结合不同夹紧步骤下的力闭合及摩擦锥约束条件,提出了工件-夹具系统装夹稳定性的定量判据。此外,基于分形理论对工件-夹具面接触下的接触刚度进行了求解,推导出接触变形与工件位置偏移间关系,建立了工件位置偏移模型;基于薄壳中面变形理论,探究了薄壁圆筒在均布内撑力下的轴对称变形情况,定量分析内撑夹紧力与工件变形间关系,建立了分布式内撑夹紧误差模型,为后续夹紧力及装夹布局优化提供了理论基础。为获得满足分布式内撑装夹稳定性的最优装夹参数,建立了内撑夹紧力及装夹布局优化模型。以最小化夹紧误差为优化目标,将内撑力优化转化为有约束的最优化问题,对某一确定装夹布局下的夹紧力进行了优化,并结合有限元分析验证了优化模型的正确性。基于工件变形最小化建立了分布式内撑装夹布局优化模型,将遗传算法与有限元分析法相结合,可计算工件在不同装夹布局下的变形大小,高效、便捷地实现对装夹布局点的自动寻优。针对固体火箭燃料贮箱可靠装夹要求,研制出分布式自动内撑夹具。分析了薄壁壳体零件加工工艺,明确了分布式内撑夹具设计要求,基于此,设计了电气驱动式与液动保压式两种分布式内撑夹具。基于所研制的保压式自动内撑夹具,以变壁厚薄壁筒段为实验对象,开展了内撑装夹综合实验,验证分布式内撑装夹在工程应用中的可行性及有效性。