本发明公开了一种高精度复杂薄壁件智能车削单元，包括上下料单元；双主轴自动加工单元；设置在上下料单元与双主轴自动加工单元之间的桁架机械人单元；设置在双主轴自动加工单元内的机内检测模块；设置在双主轴自动加工单元内的自动补偿模块；分别与上下料单元、双主轴自动加工单元、桁架机械人单元、机内检测模块、自动补偿模块连接的PLC控制系统。本发明将各单元控制系统交互集成，实现封头全自动化加工，具有单人操作、使用方便的特点，一次装夹完成零件内孔、外形工序，保证了内、外椭球面成形的同轴度；一次走刀完成零件外椭球及球面内槽加工，保证了壁厚精度要求，大大提高了生产效率，减少了劳动强度。