复杂自由曲面广泛应用于航空、航天、汽车及造船工业。在制造领域,这些复杂自由曲面一般由五轴数控机床加工获得。与传统的三轴加工相比,五轴加工能获得更好的表面加工质量,提高加工效率。然而,由于五轴机床在三轴机床的基础上增加了两个旋转轴,在加工过程中,很容易产生碰撞干涉现象。碰撞干涉会导致工件报废,有时甚至会损坏机床本身。本文根据航空企业复合材料成形工装五轴数控加工提出的实际需求,研究了五轴数控机床的运动仿真、复杂模型的层次化表示、基于分离轴理论的初步干涉检测、基于离散点距离比较的精确干涉检测等五轴数控加工全局干涉检测的关键技术,主要研究内容和成果如下:1.根据五轴数控仿真的特点,运用快速显示、多线程编程等技术,建立了能完成机床运动仿真并进行干涉检测、具有良好图形界面和交互功能的五轴数控加工全局干涉检测软件系统平台。2.运用层次方向包围盒理论及改进的线性八叉树方法,研究了主轴头、刀具体和被加工工件的层次化表示。算法准确快速地生成主轴头、刀具体和被加工工件的层次近似模型,为快速碰撞干涉检测奠定了基础。3.在对主轴头、刀具体和被加工工件进行层次化近似表示的基础上,运用分离轴理论实现了对主轴头及刀具体包围盒和工件八叉树节点之间的相交测试。通过这种方法快速检测出发生碰撞干涉的八叉树节点,初步确定可能发生干涉的部位。4.在初步干涉检测的基础上,研究了基于离散点距离比较的精确干涉检测方法。通过比较初步检测中发生干涉节点中的离散点与刀具体轴线的距离来确定工件表面是否确实与刀具体产生干涉。5.基于本文的研究工作初步开发了一个五轴数控加工全局干涉检测原型系统,应用该系统对航空产品复合材料成形工装的数控加工进行了干涉检测验证。