叶轮作为透平机械中的关键零部件,其结构复杂,生产技术也始终是如今数控制造领域中的难题。整体叶轮从毛坯到最终成品通常需要经过粗加工、半精加工、精加工和磨光处理等几个过程,其中粗、精加工是叶轮加工中最为重要的两个环节。粗加工环节对叶轮产品的生产周期和成本有着举足轻重的作用,而精加工环节直接决定着叶轮加工质量的优劣,从而对叶轮的整体特性和机械效率产生极其重要的影响,因而,研究叶轮的数控加工制造方法具有相当重要的应用价值。本文以半开式整体叶轮为研究目标,其叶片曲面为非可展直纹面,在完成叶轮数字化建模的基础上对其粗加工阶段和精加工阶段进行了研究,其主要内容如下：本文首先完成了半开式整体叶轮的数字化建模,以此作为数控加工研究的基础。详细陈述了叶轮模型的整个构建过程,并分别在MATLAB软件和UG软件环境下完成了模型的三维显示。其次,完成了叶轮的粗加工刀具路径规划。文章采用分段变轴插铣的加工方法对叶轮流道进行加工,在尽可能提高粗加工效率的同时使加工后余量比较均匀,以便于后续的精加工。通过对叶片偏置曲面进行直纹面逼近并与轮毂面求交得到了无干涉的粗加工区域,在此区域内布置插铣刀位完成了叶轮的粗加工。最终,在UG中完成了相应的粗加工仿真操作,验证了理论方法的可行性。最后,对非可展直纹曲面的精加工进行了相应的研究,提出了一项新的侧铣精加工刀路生成算法。该算法将刀具侧铣非可展直纹面的理论模型归结为刀具曲面与设计曲面的最佳平方逼近问题,从刀具轴线出发,以被加工曲面的刀位规划误差为纽带,得到刀具曲面上的一条映射曲线,该曲线最能表征刀具曲面与被加工曲面的贴近程度,进而建立了确定刀具位姿的最小二乘逼近模型并推导出了模型的具体解算方法,最后通过数值算例与两点偏置法、三点偏置法和UG数控加工模块中的可变轴轮廓铣法加工的结果进行了相应的比较,分析了其误差分布规律,结果表明所提方法的几何残留误差较小,验证了算法的有效性,最终将所提算法应用到了叶片曲面的精加工过程中,在UG软件中完成了相应的精加工仿真,分析了其加工误差大小。而对于轮毂曲面和叶片圆角的精加工,直接利用UG软件中专有的叶轮加工模块生成刀路、完成加工。