在掌握钛合金叶片加工变形的和球头铣刀磨损规律的基础上建立铣削力模型是提高加工效率及加工质量的基础。本文通过理论分析、有限元仿真和铣削实验相结合的方法,系统地研究了球头铣刀加工钛合金叶片时的变形规律,并建立了基于加工时叶片变形和球头铣刀后刀面磨损的铣削力模型,最后基于铣削参数的优化,从而优化铣削力,最终达到控制变形的目的。研究了钛合金叶片的加工变形规律。使用三维建模软件UG建立了钛合金叶片的三维模型。分析让刀变形中,铣削力和变形量以铣削深度为介质,相互影响的过程,建立了迭代循环的模型。首先通过16组四因素-四水平的正交实验,获得三个方向上铣削力的经验公式,并结合迭代循环分析,将其改为轴向铣削力和铣削深度的迭代公式。经过ANSYS软件的有限元分析,获得了钛合金叶片正反两面每个铣削位置的具体变形量,并将迭代前后变形量进行对比。考虑迭代循环后,实际变形量与初始变形量在每个铣削位置均存在差异。变形量最大处,迭代后变形量相对于初始减少了59微米。研究了球头铣刀前刀面剪切力模型。分析了螺旋刃球头铣刀球头部分的几何模型。通过分析得出模型中的瞬时未变形铣削厚度,并由此初步建立了球头铣刀前刀面剪切力模型。将此模型经过坐标轴的转换成为XYZ方向力,考虑啮合极限在平面和曲面（包括钛合金叶片）时的情况。对前刀面剪切力系数进行理论分析和实验求解,得到剪切力系数。将工件变形量代入未变形剪切力模型中修正,获得考虑工件变形的剪切力模型。研究了球头铣刀后刀面摩擦效应力模型。分析了后刀面磨损,通过固定参数实验得出磨损量随铣削长度变化曲线。通过单因素实验,研究每个参数对后刀面磨损量的影响,得出结论:主轴转速的影响程度最大,其次是每齿进给量,铣削深度的影响程度最小。用微元法建立球头铣刀后刀面单位长度上摩擦效应力的理论模型,得出球头铣刀在X和Y方向上的后刀面摩擦效应力模型。使用三把不同磨损量的球头铣刀分别测力,再与无磨损刀具对比,做系数求解实验,求得后刀面摩擦效应力模型的三个系数。将球头铣刀前刀面剪切力模型与后刀面摩擦效应力模型在各个方向上矢量叠加,得到了基于叶片变形和刀具磨损的总铣削力模型,并通过实验进行验证。研究了基于钛合金叶片铣削力模型的加工工艺参数优化。确定需要优化的变量为钛合金叶片加工过程中的四个基本铣削参数。确定以铣削力最小和加工时间最短为目标的两个目标函数加权叠加,组成多目标的优化函数。规定好约束条件,利用MATLAB遗传算法工具箱对铣削参数进行优化。优化参数之后铣削力变小的同时加工时间也有所缩短,说明本优化可以为实际参数的选择提供一定的参考和借鉴。