纵观国内外现有的自由曲面柔顺研抛技术，无论在研抛装备技术还是在研抛工具技术方面都比较成熟。然而，在实际加工中现有的研抛工具虽然能够普遍达到要求，但往往无法适应大型曲面曲率多变的形貌特征，以至于在研抛过程中存在接触面积过小的问题，这就极大的影响了大型曲面研抛的材料去除率，从而降低了研抛效率。　　针对上述问题本文基于柔顺控制理念和柔顺机构学理论设计了一种既能适应大型曲面形貌变化又能满足实际研抛要求的柔顺研抛工具。为了对大型曲面的柔顺研抛做进一步的研究，将上述研抛工具与现有的数控机床相集成，组建了一套五轴联动数控柔顺研抛系统。该系统凭借数控系统、气压传动装置和伺服驱动装置来完成研抛过程的精确进给控制、研抛力控制，从而实现力-位-姿的解耦控制。基于上述研抛系统，本文主要完成了以下研究工作：　　首先，基于刚柔耦合动力学理论对工具系统的稳定性进行了仿真与测试分析，仿真和测试结果均显示了该工具系统的可靠性。将研抛工具的自适应性分解为对空间曲面U、V两个方向曲率变化的自适应过程，并对研抛工具的几何模型进行旋转位移量的变换分析和位姿分析。利用ADAMS建立系统虚拟样机，对其在正弦曲面和自由曲面工件模型下的自适应能力进行仿真，结果揭示了研抛工具对大型曲面形貌的良好自适应性。　　其次，利用Workbench对研抛过程接触模型进行仿真，结果探明了研抛工具与工件表面的接触区并不是数学意义上的一个点，而是一个具有一定面积的区域。总结Preston方程在移动研抛材料去除建模的局限性，基于摩擦学原理的磨损理论推导出了大型曲面移动研抛过程的材料去除系数和材料去除的深度模型。　　最后，运用回归分析法建立了大型曲面柔顺研抛过程表面粗糙度预测模型，搭建了实验平台进行研抛正交试验，依据实验结果利用MATLAB分析了影响表面粗糙度的各个因素的显著性，并求出了线性回归方程的系数。通过单因素变化和多因素交互变化下的表面粗糙度实验，验证了表面粗糙度模型的正确性。