在传统的型腔加工中,常用的环切轨迹具有轨迹连续性好,进给方向变化相对较小等优点。但是环切轨迹在复杂型腔的加工时存在拐角和窄槽等危险加工区域,加工这些区域时会发生切削力的突变从而影响加工稳定性,甚至损坏刀具和机床,故为了加工安全性只能选择保守的加工参数,进而降低了加工效率。故如何在复杂型腔加工中,利用轨迹及工艺参数优化等方式,通过维持切削力稳定来获得更高的加工效率是CAM轨迹规划领域的关键问题。本文以复杂型腔加工过程中的切削负载稳定为目标,提出了一种复杂型腔加工轨迹规划方法。该方法的主要特点为利用材料去除率的变化识别环切轨迹中切削力突变的区域,并通过摆线轨迹插入与进给速度调节相结合的方式来对轨迹进行优化使切削力稳定,从而在保证加工安全的情况下能够提高加工效率。本文的主要研究内容包括:（1）分析了型腔加工若干典型轨迹材料去除率的变化特征,设计了一种高效的材料去除率算法。针对加工过程中的切削力突变区域的识别问题,论证了材料去除率与切削力之间的正比关系,进而利用材料去除率的变化来对切削力的变化进行预测;分析了型腔加工中行切、环切、摆线轨迹的材料去除率变化特点,为后续轨迹优化提供理论依据;提出了一种基于层次结构的材料去除率算法,利用层次结构分层计算的特点在保证计算精度的同时提高了计算效率。（2）设计了无退刀环切以及变半径摆线轨迹的生成算法。针对本文中使用的环切轨迹的生成,先是建立基于二叉树结构的轨迹关系树对偏置生成的轨迹环进行储存,然后遍历轨迹关系树对轨迹环进行分割和连接进而生成无退刀环切轨迹;设计了一种变半径摆线轨迹的生成算法,利用Voronoi图算法生成型腔中轴并将其作为引导线通过计算离散的刀位点来拟合生成变半径摆线轨迹;利用生成的环切以及摆线轨迹进行了这两种轨迹的加工效率以及材料去除率稳定性的对比,为后续结合环切和摆线轨迹的轨迹优化方法奠定了基础。（3）提出了基于材料去除率的结合摆线插入和进给速度调节的稳定负载轨迹优化方法。通过分析材料去除率的变化来识别环切轨迹中切削力突变的区域,利用Otsu算法来分割出材料去除率突变较大的区域作为危险加工区域;利用变半径摆线轨迹在加工中切削力稳定的特点来加工危险加工区域;对于其他材料去除率变化不大的区域通过调节进给速度使其材料去除率稳定;这样在维持整体切削力稳定的同时,有效降低了轨迹的冗余,获得了更高的整体加工效率。（4）针对复杂型腔模型加工开展了实验验证及对比分析。通过对复杂型腔模型规划加工轨迹验证了本文轨迹规划方法中轨迹生成以及优化算法等各步骤的有效性;进行材料去除率仿真以及加工实验来对比本文方法以及现有CAM软件生成的轨迹,验证了本文方法在针对复杂型腔模型加工时切削力稳定性以及加工效率上的优势。