个性化人体组织模型对于临床术前规划具有重要意义,数控加工是制作硬组织模型的重要方法。本文以人体股骨为对象,以断层扫描数据为基础进行三维模型设计、刀轨规划和数控加工,主要研究内容包括:1)研究了基于断层扫描数据的股骨三维建模方法,给出了影像分割—轮廓提取—轮廓蒙面的建模过程。根据源数据灰度分布集中的特点,设计并编程实现了灰度拉伸,提高了阈值分割的效果;根据初始轮廓噪声较大和分支的特点,提出了曲线B样条光顺与脊线设计相结合的曲面构造方法以及截面线的分区设计方法,提高了曲面的光顺性和拟合精度。2)研究了股骨模型的刀轨规划方法。针对股骨模型表面复杂的特点,提出了两轴半加工与四轴加工相结合的方法。对于四轴加工,采用了截平面法与投影法相结合的原理,在CATIA软件中采用四轴加工模块中生成刀具轨迹,提高了刀位点精度,完成了两轴半加工所欠缺的负角度部分。3)研究了股骨模型在四轴数控机床上的加工实现。针对股骨和所用机床夹紧装置的特点,设计了L形的加工毛坯件,大大节省了加工时间。针对粗加工不能使零件表面残留均匀的特点,设计了半精加工过程中的转角度加工方案。本文的研究表明,以断层扫描数据为基础的复杂形体CAD/CAM所涉及的图形图像理论比较深刻,使用的工具软件较多,针对这样的CAD/CAM需求开发专用的软件系统有利于提高工作效率。