成果簡介：

回轉(zhuǎn)體構(gòu)型運(yùn)動副在重大裝備及精密裝備中應(yīng)用廣泛，各類主機(jī)的工作精度、

性能、壽命、可靠性等指標(biāo)均與回轉(zhuǎn)體運(yùn)動副的性能密切相關(guān)，然而其空間結(jié)構(gòu)

的復(fù)雜性及高的功能特性要求對其制造工藝提出了巨大挑戰(zhàn)。復(fù)雜構(gòu)型回轉(zhuǎn)體運(yùn)

動副表面要求耐磨、減阻并具有較高的疲勞強(qiáng)度，需要較高的表面面型精度。目

前回轉(zhuǎn)體構(gòu)型零件淬硬表面一般采用固結(jié)磨料面接觸制造工藝實(shí)現(xiàn)，然而固結(jié)磨

41天津大學(xué)科技成果選編

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料制造技術(shù)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(huán)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(zhì)而導(dǎo)致腐蝕或者性能下降，常規(guī)的機(jī)械作用強(qiáng)度較大，易于導(dǎo)致表面

損傷，耦合化學(xué)、機(jī)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(zhǔn)去除表面缺陷、污染物的同時(shí)避免附加損傷；此外某些工件空間尺

寸較小且內(nèi)外表面工藝結(jié)構(gòu)復(fù)雜，蘊(yùn)含大量的邊、角、棱結(jié)構(gòu)，易于導(dǎo)致制造工

藝末端缺陷（毛刺）并對運(yùn)動副配合表面造成損傷，嚴(yán)重影響使用性能，確保已

加工表面的面形精度同時(shí)高效去除表面末端缺陷已成為迫切需要解決的生產(chǎn)實(shí)

際問題。常規(guī)剛性工具難以實(shí)現(xiàn)表面的精準(zhǔn)吻合而無法實(shí)現(xiàn)全表面精密修整，而

基于自由磨料的液態(tài)柔性磨具可以實(shí)現(xiàn)容器空間的全部填充，實(shí)現(xiàn)工具-工件的

全表面精準(zhǔn)吻合并避免表面附加損傷，是復(fù)雜構(gòu)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(fā)了復(fù)雜構(gòu)型表面精密修整清洗多功能一體機(jī)。

表面精密修形是在柔性工具對零件表面廓形進(jìn)行擬合運(yùn)動的基礎(chǔ)上通過表層材

料的塑性流動、小尺度材料剝離實(shí)現(xiàn)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(jī)械作用可以在提高零件表面微觀幾何精度的同時(shí)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(chǎn)效率低、勞動強(qiáng)度大、最終表面質(zhì)量嚴(yán)重依賴于操作者個人的技

術(shù)水準(zhǔn)，難以保證高精度復(fù)合曲面制造精度的穩(wěn)定性。復(fù)雜構(gòu)型表面精密修整清

洗多功能一體機(jī)將有助于實(shí)現(xiàn)表面精密修整、去污的一體化，降低生產(chǎn)成本，提

高生產(chǎn)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(shù)在許多行業(yè)都具有較好的應(yīng)用前景：一、機(jī)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(tǒng)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(yuǎn)鏡、瞄準(zhǔn)具等光學(xué)系

統(tǒng)及取樣玻璃片的清洗。四是醫(yī)用器具、食品、制藥、生化等試驗(yàn)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(xué)科技成果選編

我國現(xiàn)有各類超聲設(shè)備制造企業(yè)上百家，分布主要集中在東南沿海地區(qū)。據(jù)

統(tǒng)計(jì)資料，沿海地區(qū)的廠家占全國總數(shù)的 85%，可見經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)對超聲波表面

修整技術(shù)的應(yīng)用廣泛，普及程度高，這也證明超聲波清表面修整技術(shù)推廣普及的

前景十分廣闊。

主要技術(shù)指標(biāo)：

[1] 精密修整后的表面粗糙度小于 1nm，邊、角、棱結(jié)構(gòu)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(shù)水平及知識產(chǎn)權(quán)認(rèn)定情況情況：本成果屬于國際先進(jìn)水平，成果歸獨(dú)家所有，

計(jì)劃申請一項(xiàng)專利

應(yīng)用領(lǐng)域：工程機(jī)械、微電子系統(tǒng)、光學(xué)精密儀器，醫(yī)療器械等

合作方式及條件：技術(shù)入股