航空结构件壁薄、材料去除率高,在加工完成后工件内部残余应力再平衡导致工件发生严重的变形。目前的方法是基于残余应力预测或测量对加工过程建模仿真从而预测加工变形,进而离线优化加工工艺以控制加工变形。由于残余应力的准确测量一直是一个难题,并且加工过程中存在大量不确定性因素,现有方法难以实现加工变形精确控制。针对航空结构件加工变形预测与控制难题,本文对基于变形力监测数据的加工变形预测与控制方法进行了研究,论文主要工作和创新点如下:(1)针对工件内部残余应力准确测量难题,研究了变形力监测原理和方法。分析了残余应力引起加工变形的机理,进而采用变形力等效工件内部不平衡应力的思路,将残余应力测量难题转换为变形力监测问题,进而设计了集成力传感器的变形力监测装置,实现了变形力的监测。(2)针对加工变形预测难题,提出了基于高斯过程回归的加工变形预测方法。研究了稀疏装夹点下变形力监测数据与加工变形的关系,融合变形力-加工变形先验数据和变形力在线监测数据,基于高斯过程回归预测加工变形,并通过航空结构件加工实验验证了该方法的有效性。(3)针对加工变形控制难题,研究了基于加工变形预测的加工位置动态调整方法。分析了加工位置对加工变形的影响机理,基于强化学习进行工件加工位置的动态调整,以达到最小化最终加工变形的目的,并在仿真环境中验证了本方法的可行性。(4)基于上述研究,研发了基于变形力监测数据的加工变形预测和控制系统,并进行了实验应用验证。