光学非球面零件具有传统光学球面零件所无法比拟的优良特性，被广泛应用于诸多工程领域中。而传统的光学加工方法，无论从生产效率方面还是在加工精度、加工质量的稳定性方面，都无法满足对光学非球面零件提出的极高的加工精度和表面质量的要求。因此研究一种高效率、高精度的光学非球面加工方法具有十分重要的实际意义。气囊式抛光即为一种新型的光学非球面加工方法。在加工过程中，利用气囊所特有的柔性，使抛光头始终保持与工件表面的紧密接触，在准确定量去除加工工件表面材料的同时也保证了工件表面的精度。本文分析了气囊抛光原理及抛光材料去除机理，并对气囊抛光接触区的形状及对接触区的影响因素进行了实验分析，确定了气囊工作参数的参考取值范围。通过实验分析了气囊压缩量、气囊转速、气囊充气压力、抛光液浓度等各种抛光工艺参数对气囊抛光去除效率及表面粗糙度的影响，找出了各种参数的影响规律，并确定出气囊抛光加工的合理参数选择。在抛光接触区形状研究的基础上，通过分析气囊在工件表面抛光区内的相对运动速度和压力分布的规律，依据Preston方程，建立了气囊抛光过程中材料去除模型，并通过实验验证了气囊抛光材料去除模型的正确性。搅拌液的浓度对气囊抛光过程中材料的去除及抛光接触区的形状均有影响，为了保证在气囊抛光过程中抛光液浓度的均匀，设计了抛光液搅拌装置。