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復雜構型表面精密修整清洗多功能一體機

成果簡介：回轉體構型運動副在重大裝備及精密裝備中應用廣泛，各類主機的工作精度、性能、壽命、可靠性等指標均與回轉體運動副的性能密切相關，然而其空間結構的復雜性及高的功能特性要求對其制造工藝提出了巨大挑戰。復雜構型回轉體運動副表面要求耐磨、減阻并具有較高的疲勞強度，需要較高的表面面型精度。目前回轉體構型零件淬硬表面一般采用固結磨料面接觸制造工藝實現，然而固結磨料制造技術易于造成磨削燒傷及表面裂紋，影響零件的性能及使用壽命。此外，某些精密元器件或者特殊環境下工作的元器件在使用過程中表面會附著污染物、粉塵等物質而導致腐蝕或者性能下降，常規的機械作用強度較大，易于導致表面損傷，耦合化學、機械以及超聲振動的表面精密修整工藝能夠柔順覆蓋材料全表面，確保精準去除表面缺陷、污染物的同時避免附加損傷；此外某些工件空間尺寸較小且內外表面工藝結構復雜，蘊含大量的邊、角、棱結構，易于導致制造工藝末端缺陷（毛刺）并對運動副配合表面造成損傷，嚴重影響使用性能，確保已加工表面的面形精度同時高效去除表面末端缺陷已成為迫切需要解決的生產實際問題。常規剛性工具難以實現表面的精準吻合而無法實現全表面精密修整，而基于自由磨料的液態柔性磨具可以實現容器空間的全部填充，實現工具-工件的全表面精準吻合并避免表面附加損傷，是復雜構型零件表面精密修整與清洗的理想工藝。基于上述分析，課題組開發了復雜構型表面精密修整清洗多功能一體機。表面精密修形是在柔性工具對零件表面廓形進行擬合運動的基礎上通過表層材料的塑性流動、小尺度材料剝離實現表面幾何特征屬性的全面提升，柔性工具與零件表面之間的弱機械作用可以在提高零件表面微觀幾何精度的同時有效避免附加損傷，然而目前為止獲得納米級表面粗糙度仍然主要依靠熟練操作者的手工研拋為主，生產效率低、勞動強度大、最終表面質量嚴重依賴于操作者個人的技術水準，難以保證高精度復合曲面制造精度的穩定性。復雜構型表面精密修整清洗多功能一體機將有助于實現表面精密修整、去污的一體化，降低生產成本，提高生產效率，具有廣闊的市場前景。市場分析及前景：表面精密修整清洗一體化技術在許多行業都具有較好的應用前景：一、機械零部件在電鍍前后的清洗或噴涂前的清洗，拆修零部件的清洗，要求高清洗度，如油泵油嘴偶件、軸承、制動器、燃油過濾器、閥門的清洗。二是印制電路板、硅片、晶片、元器件殼、座、鐵路系統用的信號控制繼電器、元器件、連接件、顯像管以及電真空器件等的清洗。三是眼鏡、顯微鏡、望遠鏡、瞄準具等光學系統及取樣玻璃片的清洗。四是醫用器具、食品、制藥、生化等試驗中所用各種瓶罐的清洗。五是噴絲頭、精密模具、精密橡膠件、珠寶工藝品等的清洗。天津大學科技成果選編我國現有各類超聲設備制造企業上百家，分布主要集中在東南沿海地區。據統計資料，沿海地區的廠家占全國總數的 85%，可見經濟發達地區對超聲波表面修整技術的應用廣泛，普及程度高，這也證明超聲波清表面修整技術推廣普及的前景十分廣闊。主要技術指標： [1] 精密修整后的表面粗糙度小于 1nm，邊、角、棱結構處的末端缺陷消失； [2] 表面光滑亮澤，無油污及顆粒物附著。技術水平及知識產權認定情況情況：本成果屬于國際先進水平，成果歸獨家所有。應用領域：工程機械、微電子系統、光學精密儀器，醫療器械等合作方式及條件：技術入股

天津大學 2021-04-11

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