“S”形精度检验试件是一款标准件,专门应用于五轴联动数控机床动态精度检测。通过加工“S”形试件并测量其型面轮廓误差,不仅能检测机床定位误差、各轴反向误差等几何误差,还可以综合评价机床多轴联动精度、伺服响应、插补精度及机床动态刚度等性能,目前已得到重要的推广。但根据标准试件的通用、简化和工程化要求,“S”形精度检验试件作为一款新的机床精度检验试件,目前仍存在一定的不足。首先现有的“S”形检验试件上下基线各采用50个型值点定义,定义数据繁杂,操作不便且易出错,不利于推广;其次在生成模型过程中需先通过型值点反算控制点,由于反算算法不统一,从而使生成的模型不唯一;最后现有的相关文献中对“S”形精度检验试件型面生成方法并没有明确定义。基于上述原因,开展对“S”形精度检验试件型面的重构与优化研究具有重要的理论和应用价值。本文从“S”试件定义入手,主要研究内容如下:1.基于三次均匀B样条曲线插值理论,分析了“S”试件上下基线生成方法及其存在的不足,并对“S”试件的上下基线进行了重新插值和定义;通过减少和调整控制点,实现了对“S”试件上下基线的简化和重构,并对简化重构后的上下基线进行了优化,最大程度地保留了原上下基线的各种特性。2.基于直纹面插值的相关理论,分析了“S”试件型面生成原理,分析对比了采用两种不同参数生成的“S”试件型面的差异,并确定了“S”试件型面的生成方法,完成了“S”试件型面的准确定义,实现了“S”试件的简化重构,为“S”试件模型的唯一性提供了理论上的支撑。3.基于微分几何理论分析对比了重构前后“S”试件的一些典型几何特征,如上下基线曲率、“S”试件曲面连续性、开闭角等典型特征,说明了重构前后“S”试件典型几何特征整体分布的一致性和局部存在的细微差异。4.基于数控加工理论,分析对比了重构前后“S”试件加工特性,如理想速度、加速度等特性,以及奇异点对“S”试件检测性能的影响,证明了重构后的“S”试件的可行性。