模具作为制造业的重要工艺装备,不仅在国民经济发展中占据着重要地位,更反映了一个国家科技与产品制造水平。本文以深腔模具曲面精加工工艺为研究对象,通过建立细长球头铣刀的切削力和变形量预测模型,分别对细长球头铣刀变形及其对切削力、三维表面形貌和曲面轮廓加工误差的影响分析及补偿等方面开展研究。本文的主要研究工作总结如下:（1）建立了考虑真实刀刃轨迹的细长球头铣刀切削力预测模型,提出了基于三角形网格和数值迭代的刀具-工件接触区域识别和未变形切屑厚度计算方法,获得了工艺参数、刀具-工件接触区域、未变形切屑厚度和切削力之间的映射关系。切削力仿真结果和实验结果表明建立的切削力预测模型具有较高的精度。切削力随工艺参数的变化数值表明,刀具偏心量、每齿进给量、径向切削深度和轴向切削深度对峰值切削力均具有显著的影响,侧偏角、每齿进给量、径向切削深度和轴向切削深度对平均切削力均具有显著影响,而刀具偏心量对平均切削力的影响并不显著。刀具工件接触区域面积、未变形切屑厚度、峰值切削力和平均切削力随工艺参数的变化整体上均表现出较为一致的变化趋势。皮尔逊相关系数计算结果表明,峰值切削力（径向切削深度和进给方向）与未变形切屑最大厚度、平均切削力（径向切削深度方向、进给方向和刀具轴向）与刀具-工件接触区域的面积均表现出极强的相关性。（2）考虑了细长球头铣刀的受力和横截面特点及其变形对切削力的反馈作用,建立了基于四段悬臂梁和切削力与弹性力平衡的细长球头铣刀变形量迭代计算模型,分析了细长球头铣刀变形及其对切削力的影响规律。细长球头铣刀刀位点处的最大变形量均随着刀具悬伸长度、刀具偏心量、每齿进给量、径向切削深度和轴向切削深度的增大而逐渐增大,径向切削深度方向刀位点处最大变形量随着侧偏角的增大先减小后逐渐增大、进给方向刀位点处的最大变形量则随着侧偏角的增大逐渐减小。刀位点处的平均变形量均随着刀具悬伸长度、每齿进给量、径向切削深度和轴向切削深度的增大而逐渐增大,随着侧偏角和刀具偏心量的增大刀位点处的平均变形量逐渐减小。考虑细长球头铣刀变形时的切削力仿真结果均小于不考虑其变形时的切削力仿真结果,且切削力的变化量和刀位点处变形量随着工艺参数变化整体表现出一致的变化趋势。其中,峰值切削力的变化量与刀位点处最大变形量及平均切削力（进给方向和刀具轴向）的变化量与刀位点处的平均变形量均表现出极强相关性,表明细长球头铣刀变形对切削力具有显著的影响。（3）建立了基于刀刃轨迹三角形网格的三维表面形貌仿真模型,揭示了工艺参数和细长球头铣刀变形对三维表面形貌的影响规律。三维表面形貌及其算术平均偏差Sa的实验结果和仿真结果对比分析表明,三维表面形貌仿真模型具有较高的精度,验证了三维表面形貌模型的有效性。三维表面形貌算术平均偏差Sa随着每齿进给量和径向切削深度的增大均逐渐增大,且增大的速率随着每齿进给量和径向切削深度的增大的而增大。此外,三维表面形貌算数平均偏差Sa随工艺参数的变化数值表明,每齿进给量和径向切削深度对Sa具有非常显著的影响,侧偏角和刀具偏心量对Sa具有比较显著的影响,而刀具悬伸长度和轴向切削深度对Sa的影响并不明显。考虑细长球头铣刀变形时的三维表面形貌算术平均偏差Sa仿真结果均小于未考虑其变形时的三维表面形貌算术平均偏差Sa仿真结果,表明细长球头铣刀变形具有降低三维表面形貌算术平均偏差Sa的效果。每齿进给量和径向切削深度优化能够有效地减少三维表面形貌算术平均偏差和加工时间。（4）分析了刀位点处变形量与加工误差之间的关系,揭示了细长球头铣刀变形对模具曲面轮廓加工误差的影响规律,建立了基于名义刀具轨迹的曲面轮廓加工误差迭代补偿模型,评估了补偿模型的有效性。圆柱面轮廓加工最大误差仿真结果和实验结果均随着轴向切削深度的增大而增大,并且增大的幅度较为一致。圆柱面轮廓加工误差仿真结果和实验结果的比值结果分析表明,细长球头铣刀变形对模具曲面轮廓加工误差具有较为显著的影响,并且随着轴向切削深度的增大,细长球头铣刀变形对模具曲面轮廓加工误差的影响作用变得更加显著。对细长球头铣刀变形进行补偿后的圆柱面轮廓加工最大误差实验结果均明显小于未对细长球头铣刀变形进行补偿时的圆柱面轮廓加工最大误差实验结果。对细长球头铣刀变形进行补偿后的圆柱面轮廓加工误差波动范围实验结果相比于未对细长球头铣刀变形进行补偿时的圆柱面轮廓加工误差波动范围实验结果均得到了大幅度的减小,并且对细长球头铣刀变形进行补偿后的圆柱面轮廓加工误差波动范围实验结果均控制在1 μm以内。上述结果表明,细长球头铣刀变形误差补偿能够有效减小模具曲面轮廓最大加工误差及轮廓加工误差的波动范围,进而提高模具曲面轮廓加工精度。本文针对深腔模具曲面轮廓加工细长球头铣刀变形问题,深入分析了细长球头铣刀变形对切削力、三维表面形貌和模具曲面轮廓加工误差的影响规律,建立了基于名义刀具轨迹的曲面轮廓加工细长球头铣刀变形误差迭代补偿模型,为提高深腔模具曲面的加工精度提供了相应的理论支撑与技术支持。