抛光是获得最终表面质量的关键工序,不同的抛光轨迹会在工件表面上形成不同的材料去除量分布情况,影响着工件的使用性能和寿命。规划良好的轨迹可以在抛光表面上形成均匀的材料去除和各向同性的纹理特征,从而保证工件的面型精度和使用质量。对于各种复杂的抛光轨迹,如果能在实际抛光前通过仿真计算获得抛光表面上的材料去除量,并对得到的仿真表面形貌进行分析与评价,可为抛光轨迹规划及参数优化提供参考,从而减小废品率和缩短产品生产周期。由于柔性抛光盘以倾斜姿态进行抛光被广泛应用于大型曲面工件,本文将对其沿多种复杂轨迹抛光后得到的材料去除量进行仿真,并用功率谱密度和分形维数建立了对抛光表面形貌特征进行分析与评价的方法,用于指导轨迹参数的优化。具体内容包括:(1)通过大量有限元仿真,分析总结出倾斜抛光盘接触区域和接触压强的规律,并使用支持向量机对抛光力进行预测,其后基于Preston方程建立了倾斜抛光盘的材料去除率模型,分三种情形给出了接触区域形状、接触压强及相对速度的数学表达式。(2)以提出的模型为基础,给出一种基于网格模型的全局材料去除量仿真计算方法,生成能够反映材料去除分布情况的伪彩色材料去除图,并使用k-NN算法提高了算法效率,对轨迹的规划和参数优化具有一定的参考价值。然后在六轴工业机器人平台上进行实验,将仿真与实测的材料去除图进行对比,验证了该模型和算法的准确性。(3)对不同抛光轨迹策略下的仿真与实测表面形貌进行了功率谱密度分析,揭示了不同轨迹策略下的材料去除特性及形貌特征,同时验证了仿真与实测表面形貌的分析结果具有一致性。因此,后续使用仿真表面形貌对恒半径摆线轨迹的三个主要参数在功率谱密度中的影响做了详细的分析,并在形貌特征的分析过程中得到优化的轨迹参数。(4)使用差分盒计数法计算分形维数,研究了其与一些传统粗糙度参数之间的关系,并研究了不同抛光参数对分形维数的影响。最后联系功率谱密度分析,研究了不同的轨迹策略及恒半径摆线轨迹的三个主要参数对分形维数的影响,从中挖掘分形维数在形貌特征分析及轨迹参数优化中的应用价值。