精密超精密的曲面光学零件尤其是非球曲面以及自由曲面在航空航天、宇宙探测、军事侦察以及许多民用产品领域得到越来越广泛的应用。为了获得高精密曲面光学表面,人们发明了多种抛光工艺方法。气囊式抛光是近十几年出现的一种新颖抛光方法,该方法采用了半柔性气囊作为抛光工具并采用“进动”的运动方式,具有高精度、高效率的加工特点,应用前景非常广阔,值得我们深入的研究。本文对气囊抛光方法的关键技术进行了详细的研究,研究了曲面光学零件材料去除特性、去除函数模型建立、影响材料去除率和表面粗糙度的工艺参数优化、抛光路径优化方法并基于回转轴对称曲面光学零件气囊抛光驻留时间函数求解算法对球面光学零件进行了气囊抛光面形精度的实验研究。本文采用实验分析方法对曲面光学零件气囊抛光材料去除特性进行了研究,确定了获得曲面光学零件有效抛光区的最佳工艺参数选取范围；在不同曲率曲面光学零件上重点研究了影响抛光压力和相对运动速度的进动角、气囊压缩量、气囊抛光头转速、气囊内部压力等工艺参数与材料去除率关系。首先依据坐标变换法以及Hertz接触理论推导气囊施加在凸球面、平面和凹球面工件上压力分布公式,建立与气囊和工件曲率半径相关的压力分布表达式,根据气囊抛光曲面光学零件运动特点对抛光接触区速度分布进行了分析,并结合光学抛光常用的Preston材料去除方程建立半经验的材料去除模型。在正交实验及其分析的基础上对影响材料去除率的工艺参数进行综合优化,并对影响曲面光学工件表面粗糙度的影响因素(气囊抛光头转速、工件曲率半径、气囊压缩量、气囊内部压力以及抛光液浓度)进行正交工艺实验,研究工艺参数对曲面光学零件表面粗糙度影响规律,给出了参数选取依据,确定了获得良好表面粗糙度的最佳参数组合；运用离散进动的抛光方式,对曲面光学零件进行表面粗糙度抛光实验,经WYKO检测获得3.02 nm(Ra)曲面光学零件表面。接下来根据已建立的曲面光学零件气囊抛光材料去除模型分别推导在凸球面、平面、凹球面工件的理论粗糙度表达式,具体给出了与气囊曲率半径和工件曲率半径均相关的理论粗糙度公式,讨论了驻留时间和行距对理论粗糙度的综合影响,给出了驻留时间和行距优化选择方案。最后讨论了工件曲率半径对抛光工具气囊球面适应性,并给出了旋转轴对称曲面光学零件抛光路径规划的原则和方法。通过对曲面光学零件气囊抛光材料去除率的研究可知材料去除量的多少与驻留时间有关,通过调整驻留时间可以控制光学器件表面的去除量,进而达到面形误差修正的目的。本文在曲面光学零件气囊抛光面形控制原理基础上,根据气囊抛光材料去除特性,在所建立曲面光学零件材料去除函数模型的基础上,基于回转轴对称曲面光学零件气囊抛光驻留时间函数求解算法,对球面光学零件进行了气囊抛光面形精度的实验研究,提高了被加工工件的面形精度,为气囊抛光高精度非球曲面光学器件奠定了基础。