资源和能源的瓶颈制约以及日益突出的全球气候变化问题是当今世界面临的共同挑战。评估和优化机械工件加工过程的能耗对于提高现代制造企业生产的能效至关重要。现有的机械工件的加工能耗研究很大程度上依赖于先验的工艺规划方案,主要针对特定的几何特征、走刀策略或特征加工顺序下的工件能耗预测问题;然而,工件特征的工艺规划方案常因几何特征、加工顺序及走刀策略的变化而变化,目前尚缺乏对几何特征、走刀策略、加工顺序等动态变化情形下的工件加工能耗柔性建模研究。为此,本论文从面向工件特征的角度出发,对工件的机械加工能耗柔性建模及优化方法展开研究。首先,以工件特征为研究对象,对工件特征的加工能耗构成进行分析,将加工能耗分解为空切能耗、切削能耗、主轴变速能耗以及换刀能耗等;并从柔性角度对工件特征加工过程的影响因素进行分析,包括工件几何特征柔性、加工顺序柔性以及走刀策略柔性;在此基础上,考虑这些柔性影响因素对加工能耗的综合影响,分析工件特征柔性加工过程的能耗特性,揭示几何特征柔性、加工顺序柔性及走刀策略柔性与工件机械加工能耗的相互作用关系。其次,基于工件特征加工过程的柔性能耗行为特性,提出一种面向工件特征的机械加工能耗柔性建模方法。在对工件特征生成可行刀具路径方案的基础上,采用HOONet对象化建模技术,建立工件特征的对象化能耗模型;通过构建对象化能耗模型的基本结构来对工件几何特征柔性导致的能耗行为进行建模;通过定义对象化能耗模型的Tokens及其关联属性来对特征加工顺序柔性及走刀策略柔性导致的能耗行为进行建模。最后,考虑到走刀策略对加工能耗的影响,提出一种单一特征的机械加工能耗优化方法,获取单一特征的最佳走刀策略。进一步,综合考虑走刀策略及加工顺序与多特征工件加工能耗的关联性,提出一种面向工件多特征的机械加工综合能耗优化方法;构建多特征的机械加工能耗优化模型,采用改进的NSGA-II智能算法进行求解,并通过对比本文提出的综合优化方法与加工顺序及走刀策略等单独优化方法的节能效果,验证方法的有效性。