叶轮作为核主泵的核心部件，在核辐射、高温和高压的极端工况下，需要安全、可靠和长时间不间断地工作。在实际应用中，叶轮根部容易发生损坏，如产生裂纹等，严重影响了叶轮的寿命，而残余应力分布的优化及其集中的减少能有效的提高叶轮表面质量和疲劳强度。因此，有必要研究叶轮的加工工艺，并优化刀具轨迹，来提高叶轮表面质量和优化残余应力分布状况。本文讨论核主泵叶轮五轴数控加工刀具轨迹规划的研究现状和发展趋势，对叶轮五轴数控加工工艺进行了规划，分析了不同刀具轨迹对残余应力的影响，结合不同刀具轨迹的优劣点提出了双螺旋填充曲线刀具轨迹规划方法。具体研究内容如下：首先，介绍了叶轮建模的基础——B样条曲线，对整个建模过程进行了阐述。根据具体的叶轮结构进行加工技术要求、加工难点分析。依照不同刀具轨迹对叶轮加工后的残余应力进行了ANSYS有限元仿真分析。描述了刀具轨迹优劣的评判标准，对各种常规刀具轨迹进行了分析，结合刀具轨迹和残余应力的关系，提出了双螺旋填充曲线刀具轨迹规划方法。对该方法进行了数值仿真分析，验证了其优点。最后，将改进的双螺旋填充曲线应用于叶轮的刀具轨迹规划中，优化刀具轨迹，改善残余应力分布。在五轴数控加工中心上进行了核主泵叶轮实验加工，研究了不同刀具轨迹加工后表面残余应力的分布规律，实验验证了理论和仿真分析结果，为刀具轨迹优化提供了实验依据。最后，论文对所作的工作进行了总结，并对今后的进一步研究方向进行了展望。