有色金属异形表面具有材质软,易发生塑性变形,形状不规则等特点,无法采用常规工艺方法进行加工,成为表面加工领域中的一个技术难题。本课题以异形表面的零件为研究对象,探索其表面加工的工艺方法和专用设备的设计。本文以连铸机结晶器铜管表面加工为例,进行表面加工的工艺方法进行研究,将柔性磨削技术应用到有色金属异形表面加工领域。对柔性磨具——异形千页轮的加工工艺进行探索性研究,并进行磨具和专用机床的设计。将柔性磨削技术引入到异形表面加工领域,针对异形千页轮的磨削过程进行研究,分析不同工作直径对其磨削状态的影响,推导得出影响异形千页轮页片弯曲变形因素及函数关系式。针对特定型号结晶器铜管进行柔性磨具的设计,利用数学分析软件求解工况下千页轮的页片形状及廓形,基于辅助设计软件建立三维模型,完成异形柔性磨具的结构设计。设计以异形千页轮为磨具的专用设备,在对主运动系统的主轴进行设计过程中,结合传统设计经验参数和现代设计手段进行“优化设计”。在进给系统的设计过程中,针对弧线进给轨迹提出自适应导向原理并进行受力分析,研究滚动接触状态下摩擦力的计算方法,在一定条件范围内,推导滚动摩擦力的计算公式,确定进给正常进行的约束条件,指导工艺参数的选用。在对床身的设计过程中,按照传统设计方法进行床身的结构设计,运用有限元分析软件进行应力-模态耦合分析,检验床身设计是否合理。本论文的研究成果,不仅解决了实际生产中的技术难题,还提出柔性磨削新方案,制定异形千页轮的通用设计方法,为其今后的应用、推广奠定理论基础,为研发其它异形表面加工专用设备提供参考。