为提高磨料水射流修复钢轨的效率及修复质量并降低能量损耗，对我国U71Mn 60 kg/m重轨开展了磨料水射流修复钢轨正交试验，基于中心复合设计(CCD)响应曲面法建立了钢轨修复质量回归模型，探究了各工艺参数对修复质量的影响。研究结果表明，喷嘴进给速度较水射流压力对截面轮廓度、切割磨削区表面粗糙度和变形磨削区表面粗糙度的影响更显著；得到了侧重于修复质量以及侧重于修复效率的两套不同适用条件下的工艺参数优化组合，通过试验验证发现，截面轮廓度、切割磨削区表面粗糙度和变形磨削区表面粗糙度的预测值与试验值的误差均小于6%,平均误差小于4%,证明该模型可有效预测切割面的表面粗糙度，为磨料水射流修复钢轨实际应用奠定了理论基础。