现代先进机械制造技术的趋势之一是产品形状结构的复杂化和精密化。五轴数控加工技术在制造复杂形状的产品时具有明显的优势。然而与传统的三轴数控机床比较,五轴数控机床多了两个旋转轴,在加工过程中,容易发生干涉。特别是对于精加工而言,干涉不仅会导致工件报废,严重时甚至会损坏机床。本文以航空企业复合材料成形工装五轴数控铣削加工为应用背景,研究了五轴数控机床的运动仿真、机床运动部件的仿真模型、分离轴理论的高效运用、基于多线程的碰撞干涉检测、碰撞区域的计算方法、最佳刀具长度的选择、主轴摆角的交互式优化等一系列关键技术,主要研究内容和成果如下:1.根据五座标加工干涉检测中工件、机床、刀具夹头和刀具等各要素的构成特点和规律,建立了适合动态仿真和快速碰撞检测的仿真模型。其中,在对工件三角网格模型进行冗余点的快速滤除、三角网格简化等预处理工作的基础上,采用八叉树空间划分建立工件仿真模型;机床仿真模型采用交互定义凸多面体的形式;刀具和刀具夹头则采用参数化方法定义其仿真模型。各要素仿真模型的建立为运动仿真和碰撞检测以及刀具长度优化奠定了基础。2.基于本文所建立的仿真模型,通过对分离轴理论的应用,设计了一种实用性好、效率高的判断空间两个物体位置关系的算法,利用该算法能够快速地检测机床全局碰撞干涉。利用该算法还提出并实现了一种简洁有效的碰撞区域计算方法。3.刀具长度的选择直接关系到加工的效率和质量。本文提出了一种以加工过程中不产生碰撞干涉为约束,以刀具长度尽可能短为优化目标的刀具长度优选方法。另外,对于检测出有碰撞产生的数控代码,本文设计实现了机床手动方式调整的计算机模拟功能,该功能为数控代码的修改和调整提供了一个实用方法。4.根据航空企业现有五轴数控机床的特点,架构了基于UDP通讯模式的五座标数控铣削全局干涉检查系统。以Windows和OpenGL为基本平台,充分利用多线程编程技术,借鉴当前主流的CAD/CAM的界面风格,编制了具有良好界面、操作方便快捷、能够模拟机床运动过程、快速碰撞检查、自动优化刀具长度的工程应用软件。