铣削加工是高端制造业中不可或缺的加工手段,其相关基础理论与优化方法研究对于提升加工质量与效率具有重要意义。针对目前进给速度优化方法的适用性、精度与效率不足问题,本文开展了基于铣削力预测模型的加工参数影响分析与优化方法研究,主要包括面向刀位信息输入的铣削力建模方法与面向恒铣削负载约束的进给速度优化方法,从而为复杂曲面铣削中的参数优化提供理论支持。传统的铣削加工规划多为恒进给速度加工,这导致总体加工效率较低。有鉴于此,首先提出了一种面向恒铣削负载约束的进给速度优化方法,分析了铣削加工各阶段的加工要求及对应约束条件,根据负载约束使用铣削力模型控制进给速度从而优化刀路文件。然后论述了一种基于几何解析法的铣削力建模方法,在极坐标系中将切削刃离散为切削刃微元从而使用斜角切削力模型进行等效计算,积分计算铣刀所受的总铣削力。最后论述了一种使用曲面拟合的斜角切削力建模方法,通过一系列切削实验测量基础数据建立了AISI-1045钢的斜角切削力函数模型。针对铣削粗加工阶段,建立了一个基于柱坐标系的圆柱立铣刀铣削力、转矩模型,并研究了轴向切深对铣削力的影响规律。首先在柱坐标系中建立了加工过程中刀具与工件的几何模型,然后离散切削刃为一系列切削刃微元,使用前文所建斜角切削力函数计算微元切削力,最终对切削刃与工件的接触区域积分计算铣刀所受总铣削力与转矩。使用所建模型推导了轴向切深对铣削力的周期性影响规律,并论述了轴向切深周期的计算方法与周期性的表现形式,对轴向切深的优化提供理论支持。最终通过侧铣实验证实了所建模型的准确性与周期性规律的正确性。针对半精加工与精加工阶段,建立了一个基于球坐标系的球头立铣刀铣削力、转矩模型,并研究了加工姿态对铣削负载的影响规律。在球坐标系中建立了加工过程中刀具与工件的几何模型,离散切削刃后积分微元切削力计算铣刀所受总铣削力与转矩。提出了三矢量定位法描述加工状态从而使模型易于接收刀位文件中的加工信息,同时又支持对于变切深、变姿态与后续刀状态的准确描述。使用所建模型分析了加工姿态对铣削径向力与转矩的影响规律,绘制了铣削负载响应面用于直观分析适合不同加工阶段要求的加工姿态,对加工姿态的优化提供理论支持。最终通过槽铣与曲面铣削实验证实了所建模型的准确性。针对复杂曲面铣削,提出了基于铣削状态响应面的进给速度优化方法。根据各加工阶段要求使用铣削转矩与径向力作为约束条件,以刀位文件为输入使用前文所建铣削力矩模型预测加工中的铣削力矩,根据加工阶段选择合适的力矩数值作为约束条件,从而使用力矩模型控制进给速度最终优化刀路文件。建立了铣削状态、力矩、速度响应面用于分块储存与处理刀位文件中数量庞大的加工信息,从而在实现高精度优化的同时大幅度提高优化效率。最终,通过叶轮加工实验证实了所提方法对于提升铣削加工质量与效率的有效性。本文所提出的切削力、铣削力建模方法及加工参数分析与优化方法具有普遍性,可以推广到其他铣削刀具与金属材料的铣削加工中。所建模型与优化方法对铣削加工中的参数优化提供了理论支持并有良好的应用效果,不仅有助于提高铣削加工中的加工质量与效率,而且将为进一步实现铣削加工的数字化与智能化打下坚实基础。