汽轮机是重要的能源动力设备,应用广泛。叶片是汽轮机的重要零件,叶片的型面质量直接影响叶片的工作质量,是整机工作性能的重要影响因素。叶片材料通常由具有一定强度的难加工材料(如1Cr13、2Cr13等)制造而成,型面为复杂的自由曲面,因此决定了叶片的难加工性。总体上,国内叶片型面精加工仍然依靠工人手工打磨。开发高精度、高效率的砂带叶片研抛机床,是我国汽轮机制造业的迫切需要。本文在总结国内外叶片精加工技术的基础上,开发了一套变轮式工具系统。依据研抛机床的主要参数性能,结合叶片砂带研抛的工艺要求,本文开发了研抛系统和换刀装置。所设计的换刀装置可以针对所加工叶片的曲率变化,换用不同直径的接触轮进行加工。本文利用CATIA三维建模软件,对工具系统进行了三维建模,并利用CATIA虚拟装配技术,进行了干涉检验。本文以工具系统的机械结构为依据,对研抛压力控制进行了研究。搭建了气动压力控制系统的硬件结构,简化了研抛力的模型,建立了气动控制系统各主要部分的数学模型,求出了该系统的传递函数,为实现恒力研抛奠定了基础。本文利用有限元分析软件PATRAN,按照工具系统在最不利的工况下对工具系统结构建模,建立了三维有限元力学模型,进行了静态强度的有限元分析,分别揭示了工具板和接触轮支撑在工作中的应力分布规律和位移分布规律,优化了设计方案。利用ABAQUS软件对砂带研抛建立了接触有限元模型,分析了不同工况的接触应力变化,为后续设计提供了理论指导。