本文深入研究了计算机辅助制造中的三个关键问题：自动特征识别、加工路径快速计算和加工路径的动态数控插补，并且在理论研究的基础上，以本课题组开发的IE-CAM软件为平台上进行了系统验证和实现。从CAD模型中提取加工特征是计算机集成制造系统的关键，而自动特征识别是最可行的方法之一，从加工特征得到加工路径的过程称为加工路径计算，对于型腔加工通常分为三步：轮廓线等距偏移、偏移后的路径裂缝修补和过切检查，本文针对过切检查提出快速算法，加工路径插补把加工路径变成实际的机床运动，是高速高精度加工的关键环节，本文的主要研究内容和创新点如下： 提出利用哈希表进行交叉特征的识别的方法，当特征发生交叉时，将被分割为多个破碎的特征，交叉特征的识别一直是特征识别研究的热点，用哈希表成功处理了破碎的孔和槽特征的恢复，对于孔特征，按照孔的回转轴分类，再以孔的中心坐标为关键字，排列到哈希表中。这样，来自同一个孔特征的特征碎片被合并到哈希表的同一个表项中，通过简单的规则判断即可将其恢复，对于槽特征，则把槽的底面、侧面按照面的法向量进行分类，并沿着法向量排列于哈希表中。通过这种方法，来自同一个平面的侧面、底面被合并，很容易被识别。 提出修剪复杂型腔加工路径的平面扫描法，快速检查带岛型腔的加工路径中的过切部分，并修剪之，该算法的复杂度为O(nlogn+klogn)，其中，n是加工路径的顶点数(对于曲线则是极值点数)，k是轨迹交点的个数，优于同类算法。 利用Pythagorean速端螺旋线的曲率连续变化，弧长可以表达为参数的多项式函数的形式的特性，处理高速加工时，刀具路径转向处加速度突变的问题，推导了导入和转向时的最佳PH螺旋线计算公式。 提出在线误差预测的等时间间隔动态插补方法，使插补过程不再仅仅是点或微直线段的控制，而是结合加工路径的几何信息和机床的动态特性，保证整个连续轮廓上的理论加工误差的综合系统，提出根据机床动力学模型计算理论加工误差的快速算法，使在线实时误差预测成为可能；提出利用预测误差，对插补指令进行优化的方法，并实现了单步优化和多步优化的算法，仿真实验表明具有较高的插补精度。