复杂曲面在机械零件中应用极其广泛，但由于复杂曲面形成原理复杂，加工困难，精度不易保证，因此多采用数控自动编程系统进行数控编程加工。本文对数控自动编程系统进行了深入地研究，在对前置处理进行技术研究的基础上，本课题将其作了进一步推广，扩大其适用范围，具有通用性，初步实现了对前置处理器的实用化开发。前置处理器开发主要涉及模型的建立和模型参数输入两项主要技术问题。对于模型的建立，既要有充分的通用性，又要简化编程处理。为此，本文对工件和刀具均采用了通用模型。对于工件，采用了参数方程和离散数据两种数据输入方式，将所有输入数据离散后建模统一的数学模型，采用三次参数样条函数表示的曲面通用模型，并对此模型中的关键问题—B矩阵进行了深入研究，使其在计算机中的存储与读取都很方便；对于刀具，在充分分析加工复杂曲面常用铣刀类型特征基础上，建立了双锥面加圆环面的三曲面组合通用刀具模型，研究了各种铣刀模型与通用刀具模型之间的参数关系，建立了分类刀具的参数化输入方法，并设计了相应的刀具数据库。通用工件模型和刀具模型及其相应输入存储方法的建立，为无干涉刀位轨迹计算、复杂曲面加工的集合方针和加工误差分析等核心模块的开发奠定了基础。本文还对采用通用工件模型和刀具模型计算刀位轨迹的方法进行了研究。借鉴加工螺杆曲面刀位轨迹计算的思想，本文建立了工件与刀具的空间运动模型，根据最小有向距离原理，利用五点寻优算法进行了刀位轨迹计算。文中以三坐标数控机床加工复杂曲面为例进行了说明。为了便于操作者简单直观地使用编程系统，本文利用软件工程的思想，用C++Builder语言编制程序，生成了可操作界面，开发了实用化的复杂曲面自动编程系统的前置处理器，实现了操作简单、人机对话友好的界面，从而实现了对前置处理器的初步开发。