复杂薄壁曲面叶片在航天航空、船舶制造等重型工业中具有十分广泛的用途,而数控加工是其主流的加工方法。虽然数控加工具有高精度和高效率等优点,但是在加工中,受力变形所导致的误差一直严重影响着薄壁零件的加工精度和表面质量,因此通过对切削变形进行预测和补偿成为减小薄壁件加工误差的重要方法。本文针对叶轮的薄壁叶片型面在精加工中受到的铣削力,提出了球头铣刀的铣削力模型,并通过设计正交实验求取其相关铣削力系数；研究了叶片变形迭代算法,进而计算出刀具轨迹各接触点处的最终变形量：最后根据变形量补偿程序并进行了加工实验验证,提高了叶片的加工精度。论文主要包含以下内容：1.叶片加工刀具接触点轨迹规划。基于B曲面理论,进行自由曲面叶片建模,利用UG进行叶轮整体造型并分别规划了流道粗加工和叶片精加工的刀具轨迹,利用MATLAB编程,求取刀位面的偏置面,进一步计算出与刀位点对应的接触点及其曲面法矢量,为变形分析做准备。2.刀具铣削力建模。分析对比了基于微元积分原理和正交试验两种方法建立的球头铣刀切削力模型,从后续变形分析的需要出发,选择用正交试验的方法确立铣削力模型,进一步设计铣削力系数标定实验,获取铣削力公式中的相关系数,并分析了公式模型的误差。3.叶片变形分析。结合推导出的铣削力公式,计算给定参数条件下的铣削力；分析切削过程中铣削力和变形量的耦合关系,设计变形分析流程,然后用MATLAB编写变形量的迭代算法,并将算法和ANSYS集成起来进行迭代计算,直到满足设定的迭代精度为止,最终得到所有接触点处的稳定收敛的切深、变形量和铣削力值,为补偿程序做准备。4.叶片变形补偿。研究了补偿误差的方法,给出了曲面补偿算法流程,即先利用变形迭代算法计算出叶片型面各点的最终变形误差,然后用补偿算法计算出补偿量,得到新的接触点轨迹,从而完成变形补偿。5.叶片补偿算法验证。编写数控机床的后置处理程序,并用VERICUT进行NC代码仿真,验证无误后,进行实际加工试验：用未补偿和补偿后的NC代码进行叶片的精加工。然后用三维扫描仪测量补偿后加工的叶面数据,利用IMAGEWARE软件处理所得数据并进行曲面逆向造型,最后将造型出的曲面与原始曲面进行差异对比,验证了变形迭代算法和补偿算法的正确性。