大多数自由曲面形状复杂、曲率变化大,有些曲面零件需要长期在复杂恶劣的环境中工作,所以对其加工质量有很高的要求。砂带磨抛作为自由曲面加工方式之一,可以提高加工质量,如何控制各工艺参数实现工件材料余量精准去除,是磨抛过程中需要解决的问题。本文基于Preston方程、弹性接触理论,结合鼓型接触轮和复杂曲面之间接触问题,对砂带磨抛材料去除理论进行研究,主要研究工作如下:基于Preston经验方程,考虑法向磨抛力、曲率、砂带线速度、工件进给速度等因素对材料去除的影响,建立材料去除模型,利用实验的方式确定了 Preston方程常数。利用MATLAB对建立的材料去除模型相关影响因素进行仿真分析,分别得出其对材料去除的影响规律,为后续工艺实验提供理论基础。对自由曲面加工进行轨迹规划,针对曲面曲率变化和鼓型接触轮形状特征,对曲面轨迹规划参数公式进行推导,推导出走刀步长、走刀行距、磨抛带宽公式,分析曲率变化对轨迹规划参数的影响,通过仿真给出其关系。基于鼓型接触轮形状和弹性变形的特点,根据赫兹接触理论表面压强分布的特点对鼓型轮弹性接触理论进行分析验证,利用有限元分析软件建立鼓型轮与工件接触的有限元模型,分析鼓型轮半径、法向磨抛力、橡胶硬度、工件曲率半径等因素对接触压强分布的影响规律,对椭圆接触参数、表面去除轮廓、磨抛带宽开展了实验验证。根据建立的材料去除模型开展磨抛实验研究,利用现有实验平台,验证工具系统磨抛力的准确性,对影响材料去除因素的曲率、磨抛力变量进行单因素实验,对磨抛压力变化对材料表面质量进行分析评价,对理论模型进行验证。