随着科技的进步,我国机械工业得到了讯速发展,为了满足工业发展的需要机械零件形状被设计的越来越复杂,自由曲面零件是加工制造行业中常遇到一类复杂零件,其被广泛应用在航空航天、汽车制造、船舶制造等领域。由于自由曲面类零件的曲率变化多样、型面复杂、去除材料量大,导致零件在加工过程中变的更加困难且加工时间过长、效率低、能耗大等问题。本文针对自由曲面类零件在加工过程中的能耗大、能耗评估难以及如何降低铣削温度的问题进行研究。（1）针对自由曲面零件在加工过程中能耗大、能耗评估难的问题,从能耗的角度出发对刀具加工路径进行分析,找出加工过程中能耗最少的刀具加工路径作为自由曲面零件最终的加工刀路,所以需要对不同的刀具加工路径进行能耗评估研究。在自由曲面零件加工过程中,刀具在零件表面的走刀路径需要很多加工机构的参与,而加工机构的运动需要能量,所以需要对机床能耗源进行分析,研究机床在不同加工阶段中所具有的不同切削状态,进一步研究不同阶段状态下的能耗源,提出一种（火用）耗散法,并对（火用）耗散法进行数学建模,对刀具加工路径进行能耗评估计算。（2）自由曲面零件在加工过程中,依靠经验法给定的加工工艺参数是导致自由曲面零件加工能耗大,铣削温度过高的主要原因,为了降低加工能耗,降低铣削温度,则需要对自由曲面零件的加工工艺参数进行优化。研究将从加工能耗和铣削温度两个问题对加工工艺参数进行多目标优化,建立加工工艺参数与加工能耗之间的数学模型,以及建立加工工艺参数与铣削温度之间的数学模型,采用带精英策略的非支配排序遗传算法（NSGA-Ⅱ）对数学模型进行求解,通过层次分析法找出Pareto解集中的最优解,再通过正交实验对优化的结果进行验证,最后用优化后的加工工艺参数与经验加工工艺参数进行实验对比分析。自由曲面零件加工完成后,采用惟德Tomoscope S型复合式坐标测量仪对自由曲面零件进行扫描分析,检测自由曲面零件的加工精度。