针对非可展直纹面的圆柱刀侧铣加工,提出了一种基于遗传算法(GA)和非线性规划(NOA)混合算法的优化方法。首先,采用两点偏置法确定初始刀轴矢量,在此基础上,引入了单刀位下的误差度量函数,即刀轴上各点到非可展直纹面的距离与对应各点到圆柱面的距离差值的平方和最小来实现单刀位的优化结果。进而对整体刀位优化问题,提出了基于遗传算法和非线性规划混合算法进行整体刀位。仿真计算结果表明,该方法在单刀位下的优化过程简单,结果精度高,优化后位姿集合形成的刀具包络误差小,对非可展直纹面侧铣加工有一定的实际意义。