混联机器人是一种以并联机构为基础,在并联机构上连接串联机构,组合而成的混联系统。混联机器人通过串联机构,补偿了并联机构工作空间小的缺点,同时继承了并联机构负载能力好、刚度大、末端件惯性小、响应速度快的优点。但就目前而言,混联机器人工程应用较少,局限于汽车发动机复杂型腔及航天设备复杂曲面加工,特别是专业仿真软件对混联机器人的虚拟加工支持尚不成熟,对虚拟监测的研究也少有报道,本文将对一种混联机床进行虚拟加工分析与虚拟监测系统设计。首先为了运用几何学方法求解该五自由度混联机床机构的以杆长作为输入的位置正解,以及三个转动关节输入的位置正解,并求解该五自由度混联机床机构的位置反解模型,位虚拟样机的控制算法提供理论基础。基于反解模型通过逐点搜索方法,求解得到该五自由度混联机器人的加工工作空间。其次,基于机器人虚拟实验仿真平台V-REP,将混联机床的三维模型导入并搭建虚拟样机模型。针对嵌入式脚本控制与远程通信控制两种方式,对该混联机床进行运动学仿真及表面切削加工仿真。通过仿真得到的仿真结果验证运动学正反解模型的正确性。最后,根据设定的性能指标与加工目标,进行2UPU-SP+RR混联机床实验样机设计。采用Adams软件对该样机进行动力学仿真,获得该样机的动力参数,依据动力参数进行电机等关键零部件的选型。基于PMAC CK3M多轴运动控制器搭建混联机床硬件控制系统。并进行零点标定实验设计。在混联机床三个转动关节安装光电旋转编码器。利用搭建完成的虚拟样机及V-REP的远程通信控制功能,完成虚拟同步加工监测系统的搭建,实现虚拟样机与物理样机的同步动作,达到混联机床运动加工状态远程实时监测。