随着装备制造业的不断发展,加工需求的不断提高,越来越多的自由曲面、组合曲面等的复杂曲面应用到民用和军用的设计中去。但是,现有的CAM软件已经无法满足侧铣加工的精度要求,为了更好的满足加工时对精度和工艺的要求,针对这类复杂曲面的侧铣加工我们对曲面的几何性质和加工要求进行特定的分析和相关的研究,通过建立刀具侧铣时刀轴轨迹的优化模型,对其进行优化求解;制定了先控制刀具包络面和设计曲面间的理论误差区域再优化其光顺性和连续性的方案。首先,研究曲面的理论基础,分析直纹面的几何特性,研究侧铣时刀具与曲面间位置的合理规划。利用ACIS的求交技术检测设计曲面与刀具的干涉情况,并通过对三点偏置算法的研究,对偏置点进行优化处理解决误差集中不平均的方法,基于刀轴矢量在空间中运动的特性,提出建立高斯球面簇,优化了相邻刀位刀轴的转动量,从而优化初始刀位的光顺性的方法。其次,研究刀位整体优化的方法,针对最小二乘法优化的特性,提出先优化基面的误差及光顺程度的方法。通过每组刀位的刀轴矢量簇建立有向图模型,运用以角速度为权值的带权DIJKSTRA算法求得模型的最优解作为基面,采用多约束求解的方法,求得最小二乘法优化的刀轴轨迹面。最后,根据实际加工中机床的插补模式,合理的对刀轴轨迹面进行密集离散。使离散的刀位的在尽可能满足插补的情况下与设计曲面的几何误差最小。通过以ACIS的C++开发平台应用到UG仿真软件中,对曲面进行加工仿真,以表面精度、表面光顺程度和加工时间为衡量基础验证了本优化算法的正确性。