钛合金整体叶盘是航空发动机最为重要零件之一,但整体叶盘结构较复杂,材料难加工的特点使侧铣加工过程中存在切削力大、表面质量和加工效率低的问题,其加工质量的优劣严重影响发动机的综合性能,而合理的刀具结构和切削参数能够充分发挥刀具的切削性能,降低切削力,提高工件表面质量和加工效率。因此本文对钛合金整体叶盘侧铣加工刀具进行设计优化,以达到高效高质量地加工整体叶盘的目的。首先,针对钛合金整体叶盘复杂的结构特点,分析加工整体叶盘流道过程中球头铣刀的可达性及发生干涉的位置,并规划出整体叶盘的加工区域,为下文钛合金整体叶盘的模拟加工提供理论基础及参考。基于钛合金整体叶盘的结构及侧铣工艺的分析,建立侧铣用球头铣刀周刃截面型线数学模型;通过分析回转刀具通用模型建立球头铣刀刃线数学模型,并检验所设计刀具结构曲线的正确性和可靠性;根据所建立的数学模型,利用NX10.0实现球头铣刀的参数建模,为后续刀具的分析优化提供支撑。其次,运用有限元软件Third Wave Advantedge对设计的球头铣刀进行结构优化,并对优化后的刀具实施强度及模态分析,保证刀具在切削过程中具有足够的强度,且不会与机床发生共振现象。应用NX CAM模块对整体叶盘进行了分层侧铣仿真加工,在制造过程中不存在干涉及过切现象,以证明刀具设计的合理性及此方法的可行性。再次,对设计优化后的球头铣刀进行制备及检验,利用检验合格的刀具进行侧铣钛合金的实验研究,以切削力、表面粗糙度及加工效率为指标,基于NSGA-Ⅱ遗传算法完成对切削参数的多目标优化。最后,根据钛合金整体叶盘侧铣加工特点,确定切削力、表面粗糙度及加工效率为评价指标,基于模糊数学理论,建立刀具二级综合模糊评价模型,并完成对所设计刀具性能的综合评价分析,其综合性能优于铣削钛合金的常规刀具。研究成果为钛合金整体叶盘的高质量和高效侧铣加工提供了理论基础和技术支持。