随着我国航空航天事业和电力工业的高速发展，叶片作为航空发动机和发电机的关键零件，其需求量持续增长。而目前国内的叶片加工主要采用高成本的加工中心或效率、精度较低的仿型加工和手工抛光的方法制作，不能满足日益增长的叶片市场需求。因此，对促进航空航天事业及电力工业等的发展，研制高质量、低成本的叶片加工专用机床具有重要的使用价值和战略意义。 针对某类航空叶片的客户需求，通过研究其结构特点和加工工艺流程，应用现代设计方法及虚拟样机技术，合作研制一台成本低、符合叶片精度要求的数控叶片加工专用机床。 根据项目分工，重点研究机床的关键部件第四轴和床身的结构。在分析目前第四轴典型结构的基础上，对本机床第四轴的结构进行了全新的设计。为了消除间隙、提高第四轴的传动精度和传动的平稳性，提出双驱动双环面蜗杆消隙传动机构。该结构中平面一次包络环面蜗杆的三维精确建模是个难点，论文从研究平面一次包络环面蜗杆副的成型原理着手，通过推导该蜗杆的齿面方程，创建了精确的环面蜗杆副三维模型，并从动力学角度对该模型进行了动力响应分析验证和有限元非线性接触应力应变分析，研究了四种装配误差对接触齿面的影响，为合理选择和控制平面一次包络环面蜗杆副的安装误差以及调隙方式提供了有效的措施。 床身是机床承载的关键部件。针对床身的载荷和约束条件，对设计结构进行了有限元静、动态分析和结构优化。通过结合虚拟样机仿真分析，改进了初步设计结构中存在的模态频率偏低的问题。通过结构分析和优化不仅提高了床身的模态频率，更减少了用料，降低了成本。 论文通过应用现代设计方法对虚拟样机进行分析仿真，合作完成了叶片加工专用机床虚拟样机设计，目前正在企业进行物理样机的试制。