模具在装备制造业中具有广泛的应用。然而在模具制造业中，模具曲面主要由人工完成，造成了劳动强度高、生产效率低、质量不稳定等缺陷。气囊抛光技术是至今为止所发现的少数能实现自由曲面的自动化高精度、高效抛光技术。针对传统抛光方法无法对抛光过程进行精确的控制提出了确定性材料去除的概念-基于给定去除函数，目标轮廓等参数，通过控制驻留时间达到精确去除材料的方法。本文简述了气囊抛光的主要研究现状、气囊抛光的基本原理。对比分析了包括数值优化、卷积和卷积反演方法、矩阵算法在内的几种不同的驻留时间算法。研究分析了气囊抛光的不稳定现象，对比了行切法、环切法、自由路径在内的三种不同的路径规划方案。最终找出数值优化算法为最佳驻留时间算法，通过边缘控制、过程控制以及加工参数的设置，实现了平稳控制，并以自由路径规划方案为基础在计算机上实现了仿真。以时间最优为目标，用B样条曲线轨迹规划方法实现了轨迹的优化，对于特定的抛光工件找到了一条时间最短的抛光轨迹。阐述了四元插补算法的原理并运用四元插补算法实现了曲率突变处的平滑控制。并通过实验验证了采用四元插补算法在曲率突变处表面粗糙度比未使用此方法下降了很多，抛光质量得到提高。本文的研究成果对于基于顺滑控制与时间最优气囊抛光轨迹优化的发展有着一定的理论意义及一定的指导价值。