大气压等离子体技术是当前等离子体应用领域中的前沿问题。一直以来,实现光学零件的高效、超精密加工都是困扰科技工作者的世界性难题,最近几年,国际上提出了大气压等离子体抛光(APPP-Atmosphere Pressure Plasma Polishing)的加工方法,因其特殊的加工机理,可以实现材料表面原子量级化学去除,能够获得极低的表面粗糙度,加工后不会对工件表层及亚表层造成损伤,并且较以往的非接触抛光加工具有更高的加工速度,其应用前景十分可观。目前,国外已有学者开始对大气压等离子体抛光技术进行研究,国内的相关研究也已经开展,但尚处于起步阶段,还存在许多问题需要解决。本文围绕大气压等离子体抛光工艺仿真和大气压等离子体抛光系统设计等问题对大气压等离子体抛光技术进行了初步研究。本系统采用基于电容耦合原理的射频常压等离子体炬作为等离子体源,可在常温常压下产生高密度活性粒子,活性粒子与单晶硅发生表面反应,生成具有挥发性的气体,从而实现单晶硅表面原子量级化学去除,形成超光滑表面。等离子体炬结构对放电的影响很大,本文借助CFD-ACE+,从流体角度对三种形式等离子体炬进行仿真,通过分析,最终选定带射口60°出口环形电极式炬。应用CFD-ACE+的等离子体模块从化学反应角度对大气压等离子体抛光工艺进行仿真分析,得到了活性F的分布规律,初步揭示了大气压等离子体抛光的物理化学过程。在此基础上,对抛光过程中产生的沉积物进行了分析,通过遍历仿真所得的生成物,确定了CFx为沉积物的可能形式,通过与实验分析结果对比,确定了C、CF、CF2为沉积物的组分,并讨论了避免沉积物生成的途径。针对非球面零件的数控化加工,对抛光工作台进行了设计。传动系统采用高精度滚珠丝杠直接带动工作台,以减少传动误差;驱动系统采用交流伺服电机,以保证运动稳定可靠;控制系统利用PMAC进行运动控制,配备精密的光栅尺,实现多轴的精确控制;最后,探讨了大气压等离子体抛光系统的其它功能结构。