随着汽车模具、航空航天制造业的快速发展,具有自由曲面特征的零件应用越来越广泛,同时对零件加工精度的要求也变得越来越严格。因此,自由曲面零件加工误差的在机测量对提高零件的加工精度控制有十分重要的研究意义。首先,根据物体重心原理建立模具曲面自适应采样模型,在此基础上对曲线曲率弯曲度模型、主曲率均方根值弯曲度模型、高斯曲率弯曲模型等进行对比分析。基于采样点自适应性最强的高斯弯曲度建立形状函数,分析了抛物面模型的矩形拓扑网格,并通过控制因子调整网格间距,布置抛物面模型曲面自适应采样点。然后,提出了一种基于自适应采样与NURBS曲面控制点重构的在机测量方法。该方法在自适应采样点较少的情况下,结合NURBS曲面重构理论,计算模具理论曲面的控制点,通过调整理论曲面的控制点,使基于自适应采样点重构的NURBS曲面精度提高10%以上。本文以形位误差中无基准要求的面轮廓度误差,来评定模具曲面的法向加工误差,据此基于广义牛顿优化算法,计算重构后的实际加工曲面与实验初始设计曲面间的最小距离,进而获得实际模具曲面的加工误差。最后,针对基于曲面自适应采样和重构的加工误差在机测量方法进行了实验研究。实验中,分别使用自适应采样方法与等弧长采样方法对汽车覆盖件模具模型进行在机测量,并和三坐标测量机的测量结果进行比较,实验结果表明,自适应采样算法适用于陡峭面的加工误差在机测量,模具模型在机测量的误差分布与三坐标测量机测量的误差分布基本吻合,同时也证明了本文所提出的加工误差在机测量方法具有较好地可行性。