本发明属于机械加工领域，特别涉及一种用于加工研究的特征聚合零件结构及加工工艺优化方法。本发明将多种待加工零件中的典型难加工特征进行提取并聚合，构成特征聚合零件结构，包括闭合式深腔、开放式深腔、薄壁、阶梯孔、大圆弧面、外圆弧拐角和内圆弧拐角。之后本发明对特征聚合零件结构中的多种典型特征进行加工研究，通过调整加工参数以及加工刀具来控制各典型特征的加工精度与表面粗糙度，进而筛选出各待加工零件的典型难加工特征的最优加工工艺以及加工刀具，实现对多种待加工零件中的典型特征的加工模拟。