叶片是汽轮机和燃气轮机设备的关键零部件,在现代工业生产中具有举足轻重的地位,其面形精度直接影响着相关设备的工作效率和可靠性。在叶片复杂曲面精密制造的面形误差修正过程中,多采用弹性砂带工具以迭代去除方式实现可控抛磨。在此过程中,需要对叶片残留误差进行多次测量并根据测量结果调整加工路径,传统的离位测量与路径规划方法,制约了加工效率与最终精度的进一步提升。为解决这一问题,本文根据叶片复杂曲面构型特点,对叶片可控抛磨中高效在位测量及路径优化等关键技术展开深入研究,围绕高效在位测量、复杂曲面参数化重构、加工路径生成和抛磨加工路径优化等技术,创新性提出了技术解决方案和实施路径。本文主要内容如下:建立了叶片关键点采样高效在位测量方法。根据叶片构型特点和测量精度,提取关键点进行采样测量,可显著提升测量效率。基于保角变换理论,提出了一种快速迭代节点配置方法用于叶片截面型线关键点提取,可大幅提高在位测量精度和采样规划效率。实验研究结果和对比分析表明,运用关键点采样高效在位测量方法,测点压缩率可达97%以上,测量误差较均匀采样方法降低50%。高效在位测量可以快速获知叶片残留误差,为后续曲面重构和路径优化提供数据支持。创建了叶片复杂曲面多因素快速重构方法。该方法在叶片复杂曲面放样拟合的过程中,采用了一种快速节点配置策略,将拟合容差要求转化为节点配置的几何规则,通过即时计算方式快速配置参数化曲面节点阵列,可以摆脱传统方法对迭代计算的过度依赖,从而显著提高曲面重构效率。数值模拟和实验研究结果显示,该方法较传统方法所需节点数量可降低20%-35%,计算时长可缩短86%-92%,其计算效率可以达到传统方法的4-14倍。复杂曲面快速重构可将离散测量数据转换为连续可导的参数化曲面模型,可为后续路径规划提供关键几何信息。提出了叶片保角参数加工路径生成方法。通过使用保角变换参数构建叶片复杂曲面加工路径,可保证去除工具在叶片边缘区域沿小曲率方向行进,避免传统加工路径上因去除工具大幅姿态调整导致的机床驱动轴高速运动,实现加工运动学特性优化。结合机床模型进行的加工路径运动学特性解析显示,采用保角参数路径可使机床驱动轴所需承担的最大运动速度降低90%,机构约束下的极限进给速度提高4倍,加工运动学特性得到显著改善。通过验证性去除实验证明了运动学特性优化可以有效提升去除精度和稳定性。保角参数加工路径生成可以在叶片复杂曲面上生成具有优良形状和运动学特性的加工路径,为后续抛磨加工路径优化提供理论基础。提出了弹性砂带抛磨等残留高度分步式加工路径优化方法。以砂带抛磨去除模型为基础,对参数化叶片复杂曲面抛磨进给速度规划进行了研究。在此基础上,针对叶片曲率剧烈变化对去除均匀性的不利影响,采用分步式优化手段实现等残留高度去除,在维持初始加工路径形状和运动学优良特性的同时,可有效提升抛磨加工去除均匀性与面形精度控制能力。仿真结果显示,路径优化后去除深度标准差较等距均匀路径可降低80%,较传统间距优化路径可降低45.4%,去除均匀性得到显著提升。开展了技术有效性验证实验。在实验室自主研发的串并混联砂带抛磨机床上,进行了叶片复杂曲面的3次迭代去除抛磨实验,达成了预期的实验面形精度,最大面形误差小于0.01mm。实验中采用高效在位测量技术,在不同的迭代加工阶段使用相匹配的叶片关键点采样密度,总测量时长较密集测量缩减了95.5%,测量效率得到显著提升。迭代去除结果的残留误差均值较单次去除降低60%,标准差降低了69%,表面波纹度降低了88%,证实了高效在位测量及路径优化对提升叶片复杂曲面面形误差收敛效率和最终面形精度,具有显著作用。本研究以叶片复杂曲面为研究对象,通过运用高效在位测量及路径优化等,创建了一种叶片可控抛磨加工技术,有效提升了叶片面形误差收敛效率和最终面形精度,对实现叶片大规模自动化精密生产具有重要意义。