超精密加工是机械制造中的重要领域，对尖端技术和国防工业的发展具有重要影响，超精密切削加工的主要目标是获得被加工零件的高形状精度和高表面质量(包括加工表面几何参数与物理力学性能)，这与加工机床、加工工艺、加工刀具和加工环境条件等因素相关。铝合金在电气性能、机械性能、热性能、中子工程性能、照射损伤等方面具有很多优点，是工程中常用的金属材料。在进行激光核聚变时，需要高精度的靶零件，其不仅要求高的表面形状精度等几何质量，更需要其良好的表面力学特征。为此，研究超精密车削铝合金表面的物理力学性能，具有很好的实际意义和应用前景。本文针对课题中铝合金材料高质量表面的获得，对超精密车削铝合金加工的工艺参数进行了相关研究。首先，根据材料的Johnson-Cook本构方程，建立了基于热-力耦合的超精密车削加工铝合金三维有限元仿真模型；通过模拟多次切削获得仿真加工表面；分析了有限元仿真的结果数据，归纳出当背吃刀量、进给量和切削速度改变时，工件表面残余应力的变化规律。其次，规划了超精密车削加工实验工序，通过热处理消除了前几道工序的影响，对铝合金试件的端面进行车削加工，得到了符合超精密加工精度的镜面；对加工后的试件进行残余应力的检测，验证了有限元仿真模型的正确；还检测了试件表面的显微硬度，研究了各切削用量改变时铝合金的车削硬化程度变化规律。最后，利用通用旋转试验来规划有限元仿真方案，得到了残余应力的回归方程；利用BP神经网络，建立了加工硬化程度的数学模型。以残余应力和加工硬化的数学模型建立约束条件，以加工效率为优化目标，用混合遗传算法对切削工艺参数进行了最优化，得到既可以满足高质量表面加工要求，又能尽可能提高加工效率的工艺参数组合。