薄壁件因具有重量轻、比强度高、结构紧凑等突出优点,广泛应用于生产生活中。但该类零件生产加工时,材料去除量大,整体刚性差,很容易发生变形,制造难度极大。本文以TC4钛合金整体叶轮这种典型难加工材料的复杂薄壁曲面零件为研究对象,采用实验研究与有限元仿真分析相结合的方法,深入分析各切削参数对铣削力和表面质量的影响,研究叶轮叶片加工变形规律,探讨切削参数的优化选择,从而为该类零件的生产加工提供一定的理论指导和共性技术支持,主要研究内容和结论如下:首先,设计TC4钛合金数控铣削加工正交实验,对实验数据进行极差分析与方差分析,得出了不同的铣削参数对铣削力及表面粗糙度的影响大小和显著程度;采用最小二乘法拟合建立了铣削力及表面粗糙度经验预测模型,并检验了回归模型的合理性。结果表明:在铣削力方面,铣削深度和每齿进给量的影响高度显著,铣削宽度为有一定影响,而铣削速度的影响不明显;在表面粗糙度方面,每齿进给量和铣削速度的影响显著,铣削深度和铣削宽度为有一定的影响;所建立的回归方程经检验具有很好的显著性。然后,深入分析TC4钛合金整体叶轮的结构特点和工艺难点,在SolidWorks环境中,实现了半开式整体叶轮的参数化建模;通过对叶片局部坐标系建立、载荷的计算与加载、刀路轨迹的设置与选择等方面研究,建立了叶轮叶片铣削加工有限元分析模型,研究了叶片加工变形规律。结果表明:叶片变形主要发生在分析点5-15处,最大变形位置位于进气边的边缘处,最小变形位于叶片中部靠近出气边处,叶片从吸力曲面至压力曲面的加工轨迹总体变形量较小。最后,根据Pareto最优解集理论,以加工效率和表面粗糙度为目标函数,建立了TC4钛合金铣削加工多目标优化模型,并基于NSGA-Ⅱ算法求解出最优铣削参数选择方案。结果表明:在TC4钛合金铣削加工中应遵循“高铣削速度、低每齿进给量、大径向切深”原则,而轴向切深可以根据加工要求选择合适的取值。