水下机器人尤其是自主水下机器人（Autonomous Underwater Vehicle,简称AUV）大量应用于遥控侦察、海洋测绘、水下打捞、管路巡查等领域,其需求量大、应用广泛,是目前各国竞相发展的重要技术装备。AUV螺旋桨是为其提供动力的关键零件。AUV螺旋桨具有几何形状复杂、加工精度和表面质量要求高、多品种少数量等特点,目前AUV螺旋桨多依赖于数控五轴联动加工,其设备成本和加工制造成本都很高,且生产效率低下,严重制约着我国AUV技术的应用发展。因此,本文提出了基于四轴插铣加工方法,在普通四轴数控机床上加工满足技术要求的AUV螺旋桨,研究四轴插铣加工的工艺参数优化方法。以期降低设备门槛、减小制造成本,提高生产效率。论述了AUV螺旋桨的结构特征和技术要求,通过分析多轴机床的加工特点,提出基于四轴插铣更加经济的加工方法。并从刀具切削时进给方向和姿态,以及刀具路径规划方法的角度分析了四轴插铣加工AUV螺旋桨的可行性。论述了四轴插铣加工AUV螺旋桨的工艺方案。首先,论述了传统等高加工方式和插铣加工方式的特点,并采用ABAQUS有限元分析软件对四轴插铣加工与传统的分层等高加工在切削区域的加工应力进行对比分析,得出铣削曲面时,采用四轴插铣加工方式比传统等高加工方式的工件受力更小。其次,搭建四轴插铣加工AUV螺旋桨切削力测试平台,采用正交实验的方法得到了切削力的实验数据。根据对实验数据的分析得出,顺铣插铣的铣削力及铣削力矩都整体明显比逆铣插铣的小。在此基础上,基于数学经验模型,采用matlab软件对实验数据进行处理,得到了四轴插铣加工AUV螺旋桨切削力的数学模型。并对数学模型进行显著性分析得到可行度较好。通过软件模拟的方式来优化四轴插铣粗加工AUV螺旋桨的工艺参数,设置正交实验来研究切削速度、每齿进给量和径向切深对切削力的影响。并采用数学经验模型和实验测量两种方法来验证数控加工仿真软件模拟的正确性。由于精加工阶段的切削力较小,实验测量仪器测量范围受限,而AUV螺旋桨的表面质量也是其重要的技术要求之一,故将AUV螺旋桨的表面质量要求作为精加工工艺参数优化的评判依据。设置正交实验研究切削速度、每齿进给量和水平行距对表面粗糙度的影响。自此形成了基于四轴插铣加工AUV螺旋桨的整体工艺技术方案。