直纹面侧铣加工方式由于其对比点铣加工存在诸多优点,.近些年已成为直纹面的主要加工方式。直纹面五轴数控加工精度问题一直是萦绕直纹面类零件数控加工多年的难点。通过分析国内外侧铣加工刀位优化现状,提出基于代理模型方法,对直纹面侧铣加工刀位规划研究进行深入探讨。本文以回转面刀具为主要研究对象,探索通用性较强的刀位规划方法,最终通过实例进行计算验证。针对回转面刀具侧铣加工非可展直纹面中复杂的刀轴轨迹规划问题,提出一种基于径向基函数代理模型的刀位规划方法。从刀具包络面逼近于设计曲面的总体目标出发,利用包络原理与回转面的几何性质,定义长度偏差和角度偏差两个度量指标,将刀具包络面与设计曲面的最佳逼近问题转化为每个刀位同时满足两个偏差度量的平方和为最小的多目标规划问题。以空间3个平移参数与3个回转参数表示刀具位姿,利用基于正交拉丁方矩阵的试验设计方法,结合位姿参数自变量域的逐次细分的更新策略,构造插值样本,采用径向基函数的代理模型方法,建立单刀位最优性判定条件中目标函数与位姿参数之间明确的函数关系,并利用多元函数求极值方法获得单个刀位的最优位姿参数。在此基础上,进一步获得优化后的刀轴轨迹面。通过圆柱刀与圆锥刀的两个加工实例可知刀轴优化后的包络误差显著降低,表明该方法的有效性。基于响应面代理模型方法,另外提出一种直纹面侧铣刀位优化方法。利用从直纹面设计面发出的法向标杆射线,将刀具包络面表示为设计曲面的相伴曲面,以连续刀位截得的最小标杆值表示包络误差。证明了标杆最小值条件与包络条件的等价性,针对某一瞬时刀位,将设计曲面上通过刀轴的法向标杆定义为特征标杆,并在此基础上提出单刀位最优位姿的判定条件:刀具截得的各特征标杆长度的平方和为最小。提出刀轴位姿空间基于面心组合的试验设计方法和逐代压缩策略,利用响应面方法建立优化目标函数与位姿参数的显式函数关系,并进一步得到最优位姿参数。实例计算结果表明,针对刀位规划问题,建立的响应面模型拟合精度高,预测结果准确,并可使刀具包络误差显著降低,证明了提出的刀位最优性判定条件以及基于响应面的建模与优化求解方法的合理性与有效性。