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叶轮作为涡轮发动机的三大零部件之一,是典型的复杂曲面类零件。其在设计、再设计方面,建立自由复杂的曲面模型非常困难,在制造方面也需通过五轴加工技术才能实现。本文针对上述两个方面的问题作了相应的研究,对叶轮点云数据的获取与处理、模型重建、再设计、五轴加工技术和正交实验优化切削参数进行了研究和论证。在设计与再设计方面,本文主要基于逆向工程技术实现整体式叶轮自由复杂曲面的重建。通过Win3DD三维扫描仪采集叶轮外形数据,将其物理特征转化为测量点云数据,然后结合点云数据处理软件Geomagic Studio对获取的叶轮点云数据进行点处理与多边形处理,将其转换为精确的曲面化三维数字模型,最后结合逆向工程软件Geomagic DesignX对叶轮模型进行实体重构。本文还综述了逆向工程在叶轮模型再设计中的应用,重构的叶轮通过结合CAD软件对其进行再设计,可体现逆向工程在创新设计中的精髓。在制造过程中,叶轮的铣削是通过五轴机床加工来实现的。本文结合UG（NX）10.0软件的整体叶轮加工模块（MILLMULTIBLADE）,创建用于执行叶轮粗加工、叶片精加工、轮毂精加工及叶根圆角精加工的工序,对整体叶轮进行五轴加工编程设计,实现叶轮的五轴加工编程。结合正交实验的切削参数组合数据,修改试验加工叶片的切削参数,在UG软件中调入机床模型对叶轮进行模拟加工,最后在五轴联动加工中心上对叶轮进行了试切加工验证。本文还对正交实验法优化切削参数进行了研究。在研究中对正交实验进行设计,建立正交表格,将叶轮试切加工后测量所得的表面粗糙度值输入正交表格,通过正交实验的极差计算法计算出各因素在各水平上的偏差值Kjm与极差值Rj,分析研究了各因素对实验输出结果的影响程度及主次关系,重修组合出一组更优的切削参数组合。最后通过建立各切削参数对叶轮表面质量影响直观图,分析各切削参数变化对叶轮表面粗糙度的影响程度。