整体叶轮是涡轮式发动机的核心部件,在航空航天、能源动力等领域有着广泛的应用,属于典型难加工复杂曲面类零件。其型面曲率变化大,扭曲程度高、叶片薄且相对较长,呈不可展开直纹面,叶片间流道形成的区域空间较小,呈半封闭螺旋型腔结构。因此,叶轮加工时叶片易变形且叶片间易发生干涉状况等,给叶轮整体加工带来较大困难。但由于叶轮型面的加工精度和表面质量对发动机性能和寿命有着决定性的影响。因此,高效的刀轨规划方法成为整体叶轮加工质量和效率提高的研究重点。针对整体叶轮的典型型面特征,本文提出了面向特征的整体叶轮多轴铣削加工方法,并开发了整体叶轮加工型面特征刀轨规划系统。首先,在分析现阶段整体叶轮类零件加工的工艺特点和难点的基础上,根据整体叶轮加工型面特征,建立了由叶片、流道、进出水边、叶根等不同型面刀轨构成的整体叶轮多轴铣削特征库;设计了叶轮加工型面与特征刀轨库间的匹配规则;然后,针对整体叶轮的叶根过渡曲面做了型面特征分析,研究了在叶根过渡曲面加工过程中的刀轴控制方法,并给出了该特征刀轨的可行域,通过建立关键工艺参数与可行域结构的对应关系的完成对该过渡区域刀路轨迹优化;最后,构建了整体叶轮加工型面特征刀轨优化系统框架制作了特征刀轨铣削加工模板,通过加工型面刀轨与特征刀轨的匹配,实现整体叶轮加工型面特征刀轨的规划和优化,并通过实例验证了面向特征的整体叶轮加工方法的优越性。本论文研究方法简化了整体叶轮刀轨规划过程,减少叶轮加工曲面的刀路数量,提高了整体叶轮自由曲面叶片加工质量和效率,对解决其他类型复杂曲面类零件的特征刀轨规划问题提供了有效的参考,对提高叶轮类零件数控铣削性能具有十分重要的理论意义和生产应用价值。