目前，无论是国家还是企业都面临着严峻的市场竞争。我国是当前全球的制鞋业大国，但相比于先进制鞋业国家，我们的技术仍然落后。鞋楦是制鞋的重要模具，因此，研究鞋楦的设计和制造有助于我国制鞋业的高速发展。本文主要以逆向设计的角度，研究鞋楦曲面数据采集、数据处理、曲面重构、质量评价和仿真加工的关键技术。同时也为其它复杂曲面零件的逆向设计和制造提供参考依据。在数据采集方面，本文介绍了接触式和非接触式2种测量方式的原理、优缺点和常用几种测量设备及选取依据。在此基础上，介绍了我校已有设备非接触式三维激光扫描机Laser-RE600III的结构和参数以及配套操控软件ReScan，并详细介绍了鞋楦曲面数据采集过程，及可能出现的问题和对应的解决方法。在数据处理方面，文中阐述了多视数据拼合，噪音去除，平滑滤波，数据精简等几种常用数据处理方法和原理，结合Surfacer和Geomagic Studio软件对采集得到的鞋楦曲面数据进行数据处理。在曲面重构方面，文中讨论了曲线曲面的数学模型，研究了曲线、曲面插值和逼近的一般形式和光顺性评价准则，并介绍几种常用曲线、曲面的参数化表示。文中还讲述了传统曲面造型及快速曲面造型2种重构方式的具体建模思路，并用Pro/E（传统曲面造型方式）和Geomagic Studio（快速曲面造型方式）分别进行鞋楦曲面重构，得到两张曲面。在曲面评价方面，文中讨论了影响重构精度的误差来源以及精度评价指标，重点分析了控制误差提高精度的策略和技术。将测量点到曲面距离作为评价指标，采用Geomagic Qualify软件，对用传统方式及快速方式所得的两张鞋楦曲面分别进行模型的3D比较、2D比较和特殊点分析，并得出两种曲面造型方式重构曲面的优劣和适用情况。在曲面仿真加工方面，文中讨论了鞋楦加工的3个发展阶段，仿真加工的概述，工艺参数的选择和注意事项。结合鞋楦尼龙材料和外形轮廓，采用Mastercam进行粗加工和精加工两道工序，选用螺旋加工方式进行曲面加工，得到仿真结果和NC程序。论文应用逆向工程理论，用传统曲面造型和快速曲面造型两种方式分别对鞋楦曲面进行了逆向重构、质量评价和仿真加工，比较两种方式所得曲面的优劣性，总结了复杂曲面重构，检测和仿真加工的方法、步骤和经验，为复杂曲面模型的逆向设计和曲面质量检测提供了理论和技术指导。将逆向技术和仿真技术应用于鞋楦曲面的设计中，大大提高了生产效率，减少了生产周期，为我国的制鞋业也做出了一定贡献。