以整体叶轮为代表的复杂曲面类零件,广泛应用于航空、航天、能源等领域,它们普遍具有尺寸精度高、材料难加工和加工易变形的特点。如何提高其制造精度和效率一直是数字化制造领域的研究热点。“测量—加工”一体化技术为实现该类零部件的高效、高品质加工提供了可能,本论文围绕其中的检测路径优化、误差测量与补偿、加工余量自适应分布等问题进行了相关研究。分析了在机检测系统的主要误差来源,使用标准球对测头有效半径进行校准,运用双线性插值算法建立了测量点和标准球曲面之间的映射关系,在此基础之上实现对测量面的逐点半径补偿。试验表明,文中提到的单点补偿方法比商用软件的定值补偿方法的测量精度高。针对在线检测效率低的问题,提出了一种同时考虑弦高和步长阀值来确定截面线采样点数量的方法。该方法能够以较少的采样点拟合出精度较高的截面线,另外根据该方法开了一款快速提取截面线采样点的插件。根据在机检测测头可达范围,提出了测头可行锥的概念。在此基础之上使用最小面积离散表达式来确定最优刀轴矢量,完成了五轴无干涉检测刀路的规划,该方法既保证了检测刀路的光顺性,又避免了旋转轴大幅度旋转造成的非线性误差。为了实现加工余量的自适应分布,首先建立余量优化数学模型,利用K-D树模型来计算测量点在模型上的最近点,然后利用广义乘子法将余量约束下的优化求解问题转化为无余量优化的问题,提高了迭代计算的效率。运用本文的研究方法对整体叶轮进行了试验。结果表明,文中所提方法能够很大程度上提高叶轮的制造精度,提升实际产品的加工质量,并降低生产成本。