在机械加工领域中,随着各类零件结构越来越复杂,加工精度要求越来越高,应用领域越来越广,如何对复杂曲面零件进行加工成为了热点问题。传统上,多使用球头铣刀对复杂曲面进行点铣加工,其运用十分广泛,但加工出的零件表面一致性较差,且该方法加工效率低。针对这一问题,本文通过研究设计曲面即非可展直纹面的几何特性,构建了曲面模型,以此为基础,并同时深入研究侧铣加工刀位算法,从几何学的角度给出了加工误差的优化模型,以减小零件加工误差。本文的主要研究内容和取得的成果如下:1、通过深入分析现有的非可展直纹面侧铣加工关键技术和研究现状,对侧铣有了深刻认识。学习并介绍了侧铣加工基本原理,B样条曲线曲面知识以及微分几何中有关直纹面的基本理论,分析了刀具的不同种类,最终选择了圆锥刀具,为后续的模型构建与刀具路径优化打下坚实的理论基础。2、利用NURBS相关知识,从已知直纹面两条边界曲线方程、边界曲线控制顶点和边界曲线数据点三个角度出发,对非可展直纹面的模型进行构建,其中已知设计曲面边界曲线数据点可以通过反求算法转化为已知设计曲面边界曲线控制顶点的情况。在用MATLAB软件绘制出直纹面的CAD造型的基础上,通过计算每一点处的法向量并沿其方向偏置相应的距离,可以得到直纹面的偏置面造型。3、相比于圆柱刀,圆锥刀侧铣加工更加具有一般性,采用圆锥刀对单点偏置法与两点偏置法进行了研究。保持第一点在直母线端点处不变,分别采用直母线上各均匀离散点作为两点偏置中的第二点,分别计算侧铣加工的误差,最后得出最优误差下的第二点。4、刀具采用圆锥刀,将整个非可展直纹面进行几何分解,用每个刀位来表征单个子区域,在两点偏置法确定初始刀位的基础上,基于映射曲线表征的加工误差建立侧铣加工模型,提出用免疫粒子群算法对模型中的目标函数进行求解,得到优化后的刀位点。5、由于在先前的优化中将曲面进行了分解,因此还需采用全局最小二乘法对刀具路径进一步优化,使侧铣加工误差进一步减小。通过仿真实验对比优化前后加工误差验证了算法的有效性。综上,本文针对非可展直纹面侧铣加工过程中,零件曲面模型构建与侧铣误差优化两方面问题进行了研究,给出了三种类型下直纹面模型构建,并以此为基础,从传统和基于智能算法两个角度给出了优化模型,对非可展直纹面侧铣加工误差进行了优化。