透平机械作为一种能量转换的机械,广泛应用于交通、航空航天、石油化工、能源电力等行业,在国民经济中占有重要的地位。叶轮是影响其性能的核心部件,因此做好叶轮的设计制造对提高行业竞争力、促进国民经济发展具有重要的作用。叶轮加工所涉及方面较多,企业和学术界都从不同方面作了大量研究,但是叶轮的粗加工阶段的加工效率一直得不到有效提高。本文针对半开式整体叶轮,利用目前应用较少且效率较高的插铣方法,提出了一种基于最大刀位规划区域的定轴插铣方法；为了进一步提高效率,又提出了将流道进行分段加工,每段选用不同刀具以提高加工效率的方法。文章主要内容有：首先,给出了构建叶轮数字化模型的思路。介绍了构建模型的数学工具：B样条曲线、直纹面和回转面,并对建模过程中所涉及的算法和原理进行了推导和分析。构建了叶轮的数字化模型。为了提高叶轮粗加工阶段的加工效率,本文采用目前研究较少的定轴插铣方法。为了提高材料去除比率,针对叶轮定轴插铣时所切除的材料形状是一般柱体的特点,根据去除材料体积与一般柱体投影线围成区域面积成正比的规律,提出了刀位规划区域的概念；并建立了以刀位规划区域面积最大为优化目标的数学模型。在满足工程需要的前提下,对模型进行了适当转化,并给出了所涉及的相关算法。利用Matlab软件求解模型得到了刀位规划区域面积最大时的刀轴方向。针对目前流道分段加工没有通用的算法的情况,提出以流道宽度作为分段标准；对流道宽度做出定义,并给出了在流道轴盘和盖盘宽度相同处对流道进行分段的具体算法；以每个分段作为加工对象,通过前述定轴插铣方法优化得到不同刀轴方向,在每个分段选用不同的刀具进行加工；最后通过仿真实例验证了所提算法的有效性。在UG软件上完成了对叶轮的叶片半精和精加工,轮毂精加工,清根加工。最后本文进行了三因素四水平正交插铣试验,用极差分析法对所得数据进行了分析,在分析结果的基础上对插铣切削用量选择提出了合理建议。