叶片,作为用于涡轮机等设备能量提取的核心部件,在现代工业中为了最大化设备的性能,不断向着大扭转角、薄壁以及精度要求更高的方向发展,这些发展方向使得叶片的加工过程需要在四轴及四轴以上数控机床才能实现,且常见的叶片加工方式,包括点铣、侧铣和翻面铣削在一些方面显现出了加工效率低等弊端。旋风铣削作为一种在螺杆加工领域广泛使用的高速高效加工方式,近年来与盘铣刀的结合为生产多类机械零件提供了可能性。本论文提出一种在仅在三轴联动旋风铣床上使用盘铣刀遵循复杂的刀具路径将叶片从毛坯中切出的加工方法,这是一种经济、高效、具有创新性且满足加工质量要求的方法。但由于叶片的结构特点,在加工过程中受诸多因素的影响很容易产生加工变形,因此,本文针对盘铣刀旋风铣削叶片这一复杂的加工过程,使用有限元方法对叶片曲面的加工变形进行了研究,具体研究工作如下:首先,从宏观和微观角度分析了盘铣刀叶片旋风铣削具体的运动过程;建立刀具的螺旋铣削轨迹;将刀盘和刀片整体看作是由刀尖切削刃回转形成的等效圆环面刀具进行建模;通过引入盘铣刀旋风铣削平面模型,给出了过程中切屑的三维几何形状,分析曲率变化对于切屑体积的影响,从而修正叶片旋风铣削产生的切屑模型。针对刀片和工件的的几何特点,建立了叶片旋风铣削过程中,瞬时切削厚度h、最大瞬时接触高度hcut和瞬时切削面积S的数学模型;将切屑的形成过程根据切削角度β离散化分为四个阶段,从而将瞬时动态铣削力表达为关于切削角度的分段函数。通过H59黄铜材料切削实验证明了模型的正确性和有效性,并且分析了切削参数对切削力影响的基本规律。其次,将复杂的叶片旋风铣削过程通过两次简化得到直线近似切削三维模型,使用ABAQUS有限元软件,建立直线简化模型对应的三维热力藕合切削仿真模型,以此模拟分析切削过程中产生的切削力、切削热和切削应力等。通过仿真切削力与实测力对比,验证模型的可行性与仿真结果的准确性、可靠性。最后,使用ABAQUS有限元软件,建立叶片加工过程中弹性变形分析模型,通过在叶片曲面不同位置设置的参考点上施加和卸载瞬态切削力载荷的方式,模拟出叶片旋风铣削加工过程中不同位置处的弹性变形变化趋势。根据七个截面的位移变形变化趋势图绘制出对应的最大位移曲线,以此在Matlab软件中拟合出了三维弹性变形预测曲面,并对叶片的变形情况进行分析,总结了此三维几何叶片的弹性变形规律。