当前高精度光学元件广泛应用于天文、强激光、航空航天等国家重大高技术领域，已有的制造生产流程已无法满足迅速增长的需求，尤其是大口径非球面光学元件。大口径非球面加工目前采用的总体加工路线为“精密/超精密磨削成形+确定性数控抛光”，然而在高效磨削和抛光之间仍存在一个技术空白区，需要在保持成形精度的前提下高效地去除数十微米的表层和亚表面缺陷，且达到光学表面，即“保形抛光”。气囊抛光相比其它计算机数控光学表面表面成型(ComputerControlled Optical Surfacing，CCOS)技术具有较高的抛光效率，但是目前国内外对于该技术的研究仅局限于修形抛光。　　本文提出了一种半柔性气囊，可将其用于实现大面积材料的高效去除、缓解磨削工序产生的波纹且拥有高精度保形/修形能力，并研究其具体应用中的相关关键技术问题，主要研究内容如下:　　(1)基于CCOS的基本原理设计了气囊抛光机床的总体结构，从提高去除效率的角度重点设计并基于有限元仿真优化了气囊工具，提出了一种半柔性气囊结构，并将其与柔性气囊结构进行了对比;　　(2)建立了半柔性气囊工具处于不同运动模式下的去除函数模型，包括连续进动抛光、斜抛和分布进动抛光，并将动态的去除函数与静态的去除函数进行对比。　　(3)结合理论、仿真与试验分析半柔性气囊工具加工时各个主要工艺参数对去除效率和表面粗糙度的影响情况，并基于正交试验研究参数对该两项指标的影响程度，从而可用于指导在不同的指标需求下确定合适的参数。　　(4)提出一种自适应迭代的驻留时间算法，可用于准确、迅速的计算驻留时间;此外，开发出一种基于迷宫原理的随机路径，可用于抑制中频误差;针对波纹度误差，揭示了波纹度误差的产生机理，并研究如何通过工艺参数的优化降低波纹度;分析路径间距对波纹度误差的影响，指出一种确定最佳路径间距的方法。　　(5)完成半柔性气囊抛光效率及工艺方法验证。通过对磨削后平面和非球面工件的快速抛亮、均匀抛光和纹理去除，验证加工效率及保形效果;进行修形抛光试验，验证自适应迭代驻留时间算法的准确性;完成边缘效应试验性研究，确定了一种应用半柔性气囊头减小边缘翘边宽度和高度的方法，并确定了一组能应用于实际加工的参数。