我国电力发展迅速,水力发电作为我国电力主要来源之一,其优势是水能属于可再生的清洁能源,对环境冲击较小,符合国内绿色、节能和高效的发展理念。水轮机作为水力发电设备的重要组织结构,未来也将朝着大功率和高参数的方向,其材料Cr13Ni4Mo具有硬度大,抗拉强度大、耐腐蚀性好等难加工特性,因此对水轮机水斗的加工提出了更高的要求,同时也对相关刀具制造业提出极高的精度要求。插铣加工工艺对加工水轮机水斗有很大的优势,尤其是针对曲面加工和大悬伸长度的加工,插铣刀具的性能直接影响加工效率、精度和质量,插铣刀具本身也容易因强度不够产生裂纹至失效。因此,本文插铣刀具的设计从刀具强度的角度,进行以下几个方面的研究:首先基于插铣刀具的强度理论分析,研究刀具材料强度和断裂机理,完成切削力模型和热应力模型的建立,为插铣刀具设计提供理论依据。其次通过插铣刀具结构设计和尺寸参数设计,利用UG软件建立三维插铣刀具模型,完成插铣刀具几何结构设计。合理选择切削用量,为插铣刀具切削仿真提供参数,并分析切削用量对切削力的影响。再次对插铣刀进行模态仿真分析,求得其固有频率和各阶振型,为切削系统避免共振提供依据。通过仿真分析了插铣刀的机械应力和热应力分布规律,得到了插铣刀强度最弱和最容易破坏的区域,分析刀具刀尖处磨损的原因。最后进行插铣刀具切削正交试验,分析了切削用量对切削力的影响,实现切削参数优化,分析了刀具在加工过程中不同冷却方式下的切削温度和热应力,通过稳定温度场和局部冷却的方式降低了切削热应力,增加了刀具耐用度。