航空发动机作为航空事业发展的关键结构,其性能的优劣体现了一个国家制造业的整体水平。作为航空发动机重要核心零部件,对整体叶盘的加工效率,质量提出更高的要求。整体叶盘材料多为钛合金和高温合金等难加工材料,叶盘流道结构较为复杂,开敞性差,如何能高效、高质量的对整体叶盘进行制造是亟需解决的问题。本文采用盘/插/侧复合铣削方式,基于整体叶盘流道开槽粗加工的特点,对盘铣刀进行设计优化及评价分析,可以有效解决上述问题,主要进行如下研究:首先,本文基于钛合金整体叶盘的几何特征及叶盘粗加工时流道结构特征进行分析,构建整体叶盘偏置曲面模型,实现盘铣可加工区域的工艺规划;同时结合盘铣切削运动圆环轨迹进一步研究刀具切削加工位置,有效避免刀具与工件发生干涉,为刀具结构设计奠定基础。其次,基于可转位刀具结构及钛合金材料的加工特性,确定盘铣刀体与刀片材料,刀片的定位安装方式;建立刀片相对刀体位置矢量模型,实现刀槽结构的量化分析;并对刀具主要结构进行数学模型的推导,完成三维模型设计,为刀具的仿真优化提供参考。进而,基于有限元仿真技术从刀具的齿数、角度、磨损等方面对刀具进行仿真优化,确定刀具结构;并对设计完成的刀具进行结构强度及模态分析,进一步验证刀具设计的合理性;通过仿真技术细化刀具磨损区域,为下文磨损分析提供依据。再次,对所设计盘铣刀进行制备工艺的规划,并对刀体、刀槽、容屑槽等刀具主要结构进行加工编程;应用所设计的刀具进行钛合金切削实验,通过方差分析、拟合度检验、响应曲面法等方法对刀具切削参数进行优选,并建立盘铣刀的铣削力及磨损寿命模型;采用遗传算法,将材料去除率、刀具的使用寿命作为优选目标,进行盘铣切削参数的多目标优化。最后,进行盘铣刀的性能综合评价分析。将铣削力、刀具磨损、加工效率等作为刀具评价的主要指标,根据隶属度最小、最大原则,采用多级模糊评价体系,实现盘铣刀综合性能评价分析。