微型靶芯作为激光聚变靶丸间接驱动方式中黑腔的基体,其加工质量对黑腔的加工质量有着决定性的影响,也直接决定了激光聚变装置的点火成功与否。靶芯的尺寸加工精度要求达到微米级,表面粗糙度要达到纳米级,如果装夹和切削加工方法选择不当,极易使靶芯表面加工质量无法满足使用要求。因此,有必要对靶芯的装夹定位误差、多工序加工误差传递以及切削加工过程进行深入分析,建立靶芯的超精密加工表面微观形貌预测模型,实现对切削参数的优选,研究工作对提高靶芯和黑腔的表面质量有着指导性意义。根据靶芯超精密加工过程中的稳定装夹条件,设计出了一种靶芯超精密车削专用的液压膨胀夹具,利用有限元仿真对靶芯装夹过程进行分析,研究了在超精密车削加工过程中靶芯装夹变形随夹紧力和切削力的变化状况,通过对比分析靶芯在不同类型夹具中装夹时夹具刚度、靶芯装夹变形以及残余应力、应变的情况,优选出了靶芯超精密车削加工专用液压膨胀夹具。分析了靶芯在液压膨胀夹紧中装夹时的定位误差来源和传递关系,建立了靶芯定位误差传递链的计算模型,利用小位移旋量理论建立了靶芯定位误差的预测模型,并通过靶芯定位误差检测实验验证了靶芯定位误差的预测模型的正确性。对靶芯多工序加工中的误差来源及其传递规律进行了分析,研究了靶芯在不同工位间转换过程中所产生的换位误差与液压膨胀夹具安装误差、靶芯定位误差之间的关系,建立了靶芯径向换位误差和轴向换位误差计算模型,并通过靶芯换位误差测量实验对该模型进行了验证。确定了产生刀痕的临界切削条件以及切削工艺参数的选用范围,采用小波分析的方法提取已加工表面轮廓中的振动信号,并将该振动信号叠加到靶芯表面微观的理论模型上,建立了靶芯超精密车削加工表面的微观形貌预测模型,实现了在加工前对表面微观形貌的预测和切削参数的优选。