复杂曲面零件的精准造型、刀位轨迹规划是实现多轴数控编程及高质量加工的重要保障。叶片是典型的复杂曲面,也是航空发动机的“心脏”,其表面质量及加工效率对航空发动机性能有着至关重要的影响。因此本文旨在研究叶片几何造型、工艺及刀轨算法。基于NURBS参数曲线曲面造型技术,研究了直纹面叶片造型的数学模型;针对曲线应变能过大和曲率突变问题,采取样条插值法对叶片的型值点进行拟合,再运用遗传优化算法在MATLAB软件中对曲线进行光顺,提高了叶片截面线精度,完成了叶片的整体建模。基于叶片结构特征及技术要求,选用了螺旋铣削的加工方法;通过确定毛坯成型及余量分配、切削刀具、走刀方式、工艺路线,采用遗传算法对粗加工切削参数进行优化,完成了叶片的数控工艺设计。基于等残留高度法提出了组合曲面多刀路的螺旋轨迹构造算法,确定了刀位点、走刀步长、走刀行距、刀轴矢量等生成刀具轨迹的算法,解决了粗加工切除大余量毛坯需多次建立工序模型的复杂问题,并实现了叶片的高效加工,避免了叶片前后缘的干涉。利用NX CAM模块生成了叶片的螺旋轨迹,NX/post bulider模块开发了 2344VMC立式加工中心的专用后处理构造器,并生成与之相匹配的NC代码;通过VERICUT软件搭建机床模型,添加仿真系统,最终验证了工艺及刀具轨迹的可行性与正确性。为得到质高效优的叶片加工轨迹,论文围绕叶片的几何造型、加工工艺、螺旋铣加工刀位算法展开研究,通过优化仿真验证了其理论算法的可行性,有效提高了叶片类零件的造型精度及加工效率,为实现复杂曲面及叶片专用的CAD-CAPP-CAM-CNC 一体化的编程模块提供了理论参考。