大型叶片类零件越来越广泛的应用在航空航天、船舶和能源等领域。此类零件属于大型复杂的自由曲面,形状复杂、曲率变化大、空间扭曲程度高且含薄壁结构,加工难度很大,多轴铣削工艺方法及其加工装备成为解决大型叶片类零件加工的有效手段。然而,目前针对大型叶片类零件加工质量和效率的研究主要集中在多轴数控铣削加工工艺方案、刀轨规划、切削参数优化等方面,而在支持多加工任务协同的新型加工工艺,及其关键工艺环节优化等方面开展的研究较少,从而无法更加有效的解决其精加工过程材料去除率和加工效率低的问题。本文以混流式水轮机叶片为研究对象,针对其变曲率、大扭曲的型面特征及其多轴数控铣削精加工效率难提高的问题,提出了大型叶片多机械臂协同加工工艺方法,制定了其工艺方案,并对其关键工艺环节进行了分析优化。首先,分析了大型叶片多机械臂协同铣削过程中的主要工艺参数、切削行为、精加工效率及其主要影响因素,制定了水轮机叶片多机械臂协同加工工艺方案,给出关键工艺参数优化计算方法,在此基础上完成了多机械臂协同加工布局优化;然后,针对水轮机叶片最难加工型面,分析其型面特征,采用相对于曲面上不同曲率参数线中心点的前倾角和侧倾角定量描述刀轴特征可行域,并建立基于前倾角和侧倾角的进水边特征刀轨优化模型,采用遗传算法自适应寻找最优刀轴矢量,有效改善机械臂铣削大型叶片进水边刀路轨迹;接下来,针对叶片多型面、多曲率区域特征,建立多曲率型面协同加工任务分配模型,并进行优化求解;最后,搭建了大型叶片多机械臂协同加工的仿真环境,并对所制定工艺方案和关键工艺环节,以及任务分配模型进行了仿真分析,验证了大型叶片多机械臂协同加工工艺整体方案的有效性。本论文研究成果为大型叶片多机械臂协同加工工艺方案制定提供了理论和方法参考,对提高大型叶片精加工效率和质量具有十分重要的理论意义和生产应用价值。