整体叶盘、叶片等复杂曲面零件是航空发动机、燃气轮机等高端装备的关键件,多服役于高温、高压、强冲击等非常规工况,其加工精度和表面质量已成为制约高端装备性能指标提升的重要因素之一。五轴数控加工是叶盘、叶片等复杂曲面零件加工的主流技术,但如何在现有设备条件下,提高数控编程技术水平以实现加工表面质量和加工效率的双重提升,一直是该类零件的加工难点。随着零件设计要求和使役性能的不断提高,零件不仅普遍具有紧凑结构,而且其型面也往往呈现弯、掠、扭等复杂特征,导致刀具可达性差、刀轴突变和加工表面完整性也越发难以预测和控制,进而对复杂曲面零件精密加工理论和方法提出了新的挑战。然而,借助通用软件规划的加工路径多着眼于几何学层面,单纯以轨迹长度最短或加工行距最大为加工目标,缺乏对轨迹运动学特性和机床驱动特性的考量。此外,单条轨迹的设计与相邻区域轨迹的转接也多采用逐条顺次进行的方式,缺乏整体的轨迹设计与转接方法,因而难以实现旨在保证加工精度、效率和表面质量的高性能五轴刀位规划需求。为此,本文开展了流线场驱动的复杂曲面五轴加工刀位轨迹整体生成原理与方法的研究,构建了适用于不同曲面类型的加工轨迹统一规划框架,提出了融合加工中几何及物理特性的流线型轨迹整体设计方法和无干涉的五轴刀具定位及优化方法,为解决以叶盘、叶片等为代表的复杂曲面零件的高质高效加工难题提供了理论依据与技术支持。论文的主要研究内容如下:（1）研究了单参数域上流线型走刀轨迹的整体生成策略和方法。基于加工意图确定曲面采样点处的三维走刀方向,以微分几何为工具,得到了三维方向的降维映射结果,构建了二维参数空间的离散走刀方向矢量场。在此基础上,依据平面流场理论建立了基于B样条表达的连续走刀方向场模型,给出了流线轨迹的微分描述,并基于矢量场内蕴的方向信息,提出了流线轨迹在给定精度下的高效离散策略。进而,给出了刀具真实加工带宽的计算方法,确立了流线路径在加工残高约束下的排布准则,实现了单参数域上流线型刀具轨迹的整体规划。（2）提出了多参数域上流线场的统一建模方法。针对相邻流线场,基于流线轨迹的轨迹切向在参数域边界沿不同参数方向的分量表达,给出了流线路径光滑转接的G1连续性条件,建立了以流线变动最小为目标的流函数控制点列优化模型,并给出了模型求解的拉格朗日算法。在此基础上,为实现多个邻接流线场的光滑转接,构建了控制点列调控的线性方程组以满足控制点列调整的协调性要求,避免了含公共角点的多流线场在G1转接过程中可能出现的角点不兼容问题,并由此进一步给出了多参数域统一流场模型下流线轨迹的生成方法和排布准则。所提方法直接从全局角度完成了轨迹的生成与转接,解决了传统路径逐条顺次生成中,轨迹的几何性质难以整体把控的难题。（3）建立了流线轨迹上高效的无干涉刀具定位模型。给出了刀轴自适应离散算法和刀杆碰撞条件,针对碰撞刀位,从刀触点、刀尖点和刀轴三者的内蕴关联出发,提出了刀触点不变条件下临界无碰撞刀轴的高效调整方法,并由此实现了无碰撞可行域的准确构建。在此基础上,依据密切加工理论确定了刀具的密切刀位曲线,提出了无碰撞可行域中保持高阶接触特性的初始刀位的确定准则,给出了基于刀具切削轮廓与设计曲面最短距离的过切干涉判断算法,构建了面向过切消除的刀轴调整模型,实现了刀具与曲面之间无过切的双点接触,进而为五轴流线加工轨迹的高效规划奠定了基础。（4）提出了多源约束下五轴流线型刀具轨迹的局部刀轴优化方法。以经过初始刀轴定位的五轴流线型刀具路径作为输入,通过运动学变换得到了机床旋转角序列,并借助运动学分析确定了刀具路径中的待调整区域。由此,从刀轴调整中的几何及运动学要求出发,采用分治优化的策略,基于刀轴可行域搜索和数值差分等策略得到了无干涉刀轴的运动边界和旋转角速度、角加速度的线性表达,导出了边界刀轴指定条件下待调整刀位角加速度平方和最小的等效转换方程,进而建立了以机床旋转轴平滑运动为目标、无干涉、且兼顾机床运动学特性的二次优化模型。在此基础上,揭示了机床奇异运动的形成机理,并依托所提出的局部刀轴优化模型实现了机床奇异避免。（5）进行了钛合金整体叶盘的加工验证实验。以经过磨粒水射流开粗的整体叶盘为铣削对象,给出了叶身修形、叶片加工、叶片清根和流道加工的工艺流程,并基于所提方法生成了具有优良运动几何学特性的流线型加工轨迹。在此基础上,从满足加工刚度的需求出发,提出了叶片分层铣削的加工策略,规划了每一层叶片材料去除轨迹的执行顺序,形成了半精加工、精加工一体化的加工工艺路线。最后,对加工叶盘进行了表面粗糙度检测,验证了所提工艺路线的有效性。