1、 毕业设计开题报告 机械设计制造及其自动化 18B 型超精密双面抛光机设计 一、综述本课题国内外研究动态，说明选题的依据和意义 超精密加工技术，是现代机械制造业最主要的发展方向之一，直接影响到一个国家尖端技术和国防工业的发展，并且已成为在国际竞争中取得成功的关键技术，因此世界各国对此都极为重视，投入很大力量进行研究开发，同时实行技术保密，控制关键加工技术及设备出口。 通常，按加工精密度区分清楚，机械加工可分为一般加工、精密加工、超精密加工三个阶段。目前，精密加工是指加工精密度为 10.1;m，表面粗拙度为 Ra0.10.01;m 的加工技术，但这个界限是随着加工技术的进步不停变化的，今天的精密
2、加工可能就是明天的一般加工。精密加工所要解决的问题，一是加工精密度，包孕形位公役、尺寸精密度及表面状况；二是加工效率，有些加工可以取得较好的加工精密度，却难于取得高的加工效率。精密加工包孕微细加工和超微细加工、光整加工等加工技术。传统的精密加工方法有砂带磨削、精密磨削、珩磨、精密研磨与抛光等。 1国内外现状 随着航空航天、高精密仪器仪表、惯导平台、光学和激光等技术的迅速发展和多领域的广泛应用，对各种高精度复杂零件 、光学零件、高精度平面、曲面和复杂形状的加工需求日益迫切。目前国外已开发了多种精密和超精密车削、磨削、抛光等机床设备，发展了新的精密加工和精密测量技术。 我国目前已是一个 “制造大国
3、 “，制造业规模名列世界第四位，仅次于美国、日本和德国，近年来在精密加工技术和精密机床设备制造方面也取得了不小进展。但我国还不是一个 “制造强国 “，与发达国外相比仍有较大差距。我国每年虽有大量机电产品出口，但多数是技术含量较低、价格亦较便宜的中低档产品；而从国外进口的则大多是技术含量高、价格昂贵的高档产品。目前我国每年需进口大量国 内尚不能生产的精密数控机床设备和仪器。 由于国外一些重要的高精度机床设备和仪器对我国实行封锁禁运，而这些精密设备仪器正是我国发展国防工业和尖端技术所迫切需要的，因此，为了使我国的国防和科技发展不受制于人，我们必须投入必要的人力物力，自主发展精密和超精密加工技术，争
4、取尽快将我国的精密和超精密加工技术水平提升到世界先进水平。 超精密加工技术在国际上处于领先地位的国家有美国、英国和日本。这些国家的超精密加工技术不仅总体成套水平高，而且商品化的程度也非常高。美国 50年代未发展了金刚石刀具的超精密切削技术，称为 “SPDT 技术 ”（ SinglePointDia-mondTurning）或 “微英寸技术 ”（ 1微英寸 0.025m），并发展了相应的空气轴承主轴的超精密机床，用于加工激光核聚变反射镜、战术导弹及载人飞船用球面、非球面大型零件等。英国克兰菲尔德技术学院所属的克兰菲尔德精密工程研究所（简称 CUPE）是英国超精密加工技术水平的独特代表。如 CUP
5、E 生产的 Nanocentre（纳米加工中心）既可进行超精密车削，又带有磨头，也可进行超精密磨削，加工工件的形状精度可达 0.1m，表面粗糙度 Ra10nm。日本对超精密加工 技术的研究相对于美、英来说起步较晚，但是当今世界上超精密加工技术发展最快的国家。北京机床研究所是国内进行超精密加工技术研究的主要单位之一，研制出了多种不同类型的超精密机床、部件和相关的高精度测试仪器等，如精度达 0.025m 的精密轴承、 JCS027超精密车床、 JCS031超精密铣床、 JCS035超精密车床、超精密车床数控系统、复印机感光鼓加工机床、红外大功率激光反射镜、超精密振动位移测微仪等，达到了国内领先、国
6、际先进水平。哈尔滨工业大学在金刚石超精密切削、金刚石刀具晶体定向和刃磨、金刚石微粉砂轮电解 在线修整技术等方面进行了卓有成效的研究。清华大学在集成电路超精密加工设备、磁盘加工及检测设备、微位移工作台、超精密砂带磨削和研抛、金刚石微粉砂轮超精密磨削、非圆截面超精密切削等方面进行了深入研究，并有相应产品问世。我国超精密加工技术与美日相比，还有不小差距，特别是在大型光学和非金属材料的超精加工方面，在超精加工的效率和自动化技术方面差距尤为明显。 2 技术发展趋势 超精密加工将向高精度、高效率、大型化、微型化、智能化、工艺整合化、在线加工检测一体化、绿色化等方向发展 a.高精度、高效率。 随着科学技术的
7、不断进 步，对精度、效率、质量的要求愈来愈高 ,高精度与高效率成为超精密加工永恒的主题。超精密切削、磨削技术能有效提高加工效率， CMP、 EEM 技术能够保证加工精度，而半固着磨粒加工方法及电解磁力研磨、磁流变磨料流加工等复合加工方法由于能兼顾效率与精度的加工方法，成为超精密加工的趋势。 b.大型化、微型化。 由于航天航空等技术的发展，大型光电子器件要求大型超精密加工设备，如美国研制的加工直径为 2.4 4m 的大型光学器件超精密加工机床。同时随着微型机械电子、光电信息等领域的发展，超精密加工技术向微型化发展，如微型传感器， 微型驱动元件和动力装置、微型航空航天器件等都需要微型超精密加工设备
8、。 c.智能化。 以智能化设备降低加工结果对人工经验的依赖性一直是制造领域追求的目标。加工设备的智能化程度直接关系到加工的稳定性与加工效率，这一点在超精密加工中体现更为明显。 d.工艺整合化。 当今企业间的竞争趋于白热化，高生产效率越来越成为企业赖以生存的条件。在这样的背景下，出现了 “以磨代研 ”甚至 “以磨代抛 ”的呼声。另一方面，使用一台设备完成多种加工 (如车削、钻削、铣削、磨削、光整 )的趋势越来越明显。 e.在线加工检测一体化。 由于超精密加 工的精度很高，必须发展在线加工检测一体化技术才能保证产品质量和提高生产率。同时由于加工设备本身的精度有时很难满足要求，采用在线检测、工况监控
9、和误差补偿的方法可以提高精度，保证加工质量的要求。 加工技术在降低环境负担的同时，提高了自身的生命力。 3选题的依据和意义 我国超精密加工研究与应用水平还落后于工业技术发达国家 , 我国虽有众多光电子材料晶片生产企业 ,但多数工厂只能完成研磨加工及少量产品的单面抛光加工 , 尚存在工件加工表面平整度差、 加工效率低等诸多问题 ,这一现象严重制约着生产企业的发展。国际上只有美国 、 日本、 英国等少数工业发达国家能够生产双面抛光机产品 , 且价格昂贵。因此 ,开展超精密双面抛光机控制系统的研究 ,并研制出具有自主产权的超精密双面抛光机 , 对提高我国光电子元件产品的加工水平具有重要意义。为了获得
10、更高质量的，更高的加工精度的抛光机我选择了此课题 超精密研磨抛光机设计。 二、研究的基本内容，拟解决的主要问题： 查阅资料，综合运用所学知识及参考资料，进行双面抛光机理的基本理论学习及研究；并进行双面抛光机的总体方案设计和主要零部件设计，并对主轴系统进行精度分析。 三、研究步骤、方法及措施： 查阅有关超精密抛光加工工艺的资料，进行 18B型超精密双面抛光机的结构设计（总体方案，传动方案，上下抛光盘组件结构，主要零件结构设计），用 CAD 绘制，工程图纸总量不少于 3 张 A0图 (第 6 10 周 )；超精密双面抛光机基于 CAD 数据的 Pro/E 参数建模。 四、参考文献 1张顺国，谷志强
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