镍基合金材料的叶片在大型燃煤汽轮机机组中的使用比例越来越高,然而此种叶片加工难度大,只能选用较低的切削参数,加工时间长,加工成本高,且容易造成刀具损耗。本文针对镍基合金叶片加工中的技术瓶颈,以保证加工质量为约束,以降低加工成本为目标,对加工工艺过程进行优化。论文的主要工作包括:(1)在工艺规划方面,通过对方钢毛坯和模锻毛坯进行成本分析,选用了更适合生产实际的方钢毛坯,研究了多个菱形坯料合制件的加工工艺性与经济性。在普通合金菱形结构叶片加工工艺基础上,对镍基合金叶片加工增加了线切割加工和四轴数控加工两个半精加工工序,以完成五轴数控精加工前的大部分加工余量,缩短了叶片精加工时间,降低了叶片加工的整体成本。(2)改进了叶片数控切削加工的夹具结构,在保障可靠夹紧的同时,通过齿轮齿条机构,消除了夹持钳口位置度误差对叶片轴线定位精度的影响。所设计的夹具申请了国家发明专利。(3)设计了新型镍基合金叶片型面粗加工球头铣刀,采用整体硬质合金结构,同时增加了排屑槽,提高了刀具耐用度。设计了铣削镍基合金叶片型面精加工的切削实验,以加工质量为约束条件、刀具寿命为优化目标,通过正交切削实验,获得了球头铣刀五轴数控精铣型面最优的切削工艺参数。