速度、精度和效率是机械制造技术的关键性能指标。提高和尽可能发挥数控加工设备的效率是摆在制造业面前的一个重要课题,特别是关于多轴数控机床加工复杂自由曲面还有很多技术方面的挑战。本论文是针对数字制造过程中所出现的问题,分析其发生的原因和提出预防措施,并进立数学建模,将工人的实践经验上升到科学的理论。同时,在现有的数控机床的前提下,研究如何提高复杂曲面的加工精度和加工效率,从而达到获得高精度产品和缩短产品研发时间的目的。复杂曲面零件被广泛应用在汽车、航天航空以及其它行业中。因此,本文以复杂自由曲面(叶轮)为研究对象,进行了刀具路径规划和刀具的前倾角和侧倾角等工艺参数的优化。提出了自适用等参数线法刀具路径,并与等参数线法和等距截面法进行了比较,得出了自适应刀具路径方法不仅减少了刀具路径长度和加工时间,而且提高了加工效率和表面质量的结论。利用UG的二次开发功能,通过调整刀具前倾角和侧倾角这两个工艺参数,针对具体曲面进行加工仿真,得到了最优的刀具前倾角和侧倾角,即材料去除率最大的前倾角和侧倾角。以最优的加工参数进行数控加工,减少了下道工序的加工余量,也减少了刀具与机床等周围环境发生干涉的可能性。最后,利用VERICUT强大的仿真功能,对复杂曲面的四轴加工程序进行了仿真,得到加工的报表。最后,总结了本文的主要研究结论,指出了需要进一步完善和改进的内容,并对以后的研究作了展望。