在研究数控铣削零件内腔复杂曲面的加工过程中,曲面的几何模型创建、刀具轨迹规划以及切削参数的优选对曲面的高质量、高效率、低成本加工都有着重要的意义。基于此本文对其进行了避免干涉的刀具轨迹规划生成与分析、切削参数优化等方面的研究,通过数控加工仿真进行验证,并设计加工可视化仿真系统。具体研究内容可以概括如下:（1）基于NURBS曲线曲面原理构建零件曲面模型;依据曲面的几何形态和加工要求作出精加工的工艺布局;对刀具的走刀路径进行规划,建立椭球头刀铣削模型,计算全局坐标系下刀位点和刀轴矢量,为之后的轨迹生成做铺垫。（2）判断曲面与刀具之间是否满足局部可铣性充要条件,提出碰撞干涉的刀具姿态检测方法和修正方法。建立使加工行距最大的目标函数,将刀具姿态的可行域作为约束条件进行求解,计算满足最大加工行距的刀具位姿,并基于等残留高度法生成一系列刀触点,将其转化为刀位点后拟合成轨迹,与等距截面法的轨迹长度作对比。（3）依据加工时间和加工成本的预测模型,建立多目标综合优化函数的数学模型,采用遗传算法得出切削速度和每齿进给量的最优组合;基于恒进给速度的处理方法对本文规划的刀具轨迹预处理,结合优化后的切削参数对其机床的运动学特性进行分析,并与等距截面法生成的轨迹结果作对比。（4）将获得的刀位文件进行后置处理获得NC程序,采用Vericut搭建机床模型树和刀具并配置仿真环境,对内腔曲面的精加工过程进行仿真,以验证NC程序是否合理,以及加工质量是否达到要求。（5）设计数控加工可视化系统,该系统以Visual Studio为开发平台,在VC++的编程环境下对OpenGL图形接口进行调用,通过DNC通讯模块对机床数据进行采集和传输,其中DNC模块采用C/S和B/S两种架构相结合。该系统实现对数控加工过程中的可视化仿真、刀具轨迹显示以及错误报警。