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针对目前组合曲面加工刀具路径后置处理时只输出直线段的缺点，提出一种基于约束优化与曲线特征识别的刀具路径优化技术。建立了相邻曲线段之间满足一阶连续条件的约束优化模型，并采用惩罚函数法将约束优化模型转化为非约束优化问题进行求解。采用建立的优化模型对刀位点数据进行特征识别，根据识别结果将刀位点用直线和圆弧进行拟合，使逼近误差小于给定的加工误差，并保证输出的刀具路径行满足一阶连续条件。结果表明：应用该方法对刀具路径进行优化处理，缩短了程序代码的长度；整体一阶连续的刀具路径，使机床进给系统的遗动过程更加平稳。