单面铜盘研磨机主要用于8寸以下及同尺寸规格蓝宝石衬底及视窗的单面高精度研磨/抛光加工,其加工质量与效果远高于其他平面研磨机。蓝宝石衬底成品精度要求非常高。本论文结合2015年江西省新产品计划项目“蓝宝石单面铜盘研磨机”,通过研究485DP-4L单面铜盘研磨机加工过程,利用虚拟样机技术进行单面研磨机虚拟样机建模以及仿真分析,并对影响单面铜盘研磨加工平稳性的工艺参数进行实验研究,优化工艺参数,指导制定蓝宝石的精研磨工艺。针对单面铜盘研磨机的下磨盘变形问题、主要零部件的优化设计以及疲劳寿命等进行分析;对铜盘面修整装置进行相应结构探究,并与某公司合作设计开发出了拥有自主知识产权的485DP-4L蓝宝石单面铜盘机。论文主要进行以下研究:1、建立单面铜盘研磨机的参数化模型和实现虚拟装配,为后续动力学与运动学分析做好铺垫。建立单面铜盘研磨加工的物理模型,通过建立虚拟样机模型并对单面研磨机研磨过程进行相应的动态仿真,并分析影响研磨的稳定因素。利用仿真模拟工艺过程实际进行相应的实验,验证其研磨效果。2、由于蓝宝石衬底硬度高、化学性质稳定,加工过程中需要较大压力、时间较长,工件物理摩擦会使铜盘面温度升高,导致盘面变形。通过对下磨盘组合件进行热-结构耦合分析,发现位移变形较大,且受冷冻机水温及盘面温度影响大。为此,对下磨盘组合件进行多因素仿真,得出一组较合适参数(盘面温度、不锈钢盘与铜盘厚度)。3、由于蓝宝石衬底规格要求表面平面度不大于0.01 mm以及表面粗糙度应达到0.3μm,因此其零件设计、验证、优化尤其重要。首先对下盘承座进行静力学分析、优化设计以及通过自由模态分析得出固有频率及振型,验证其是否满足设计要求。并计算分析焊接底座的应力分布、变形,通过分析得到焊接底座的应力分布、变形,对焊接底座的结构进行改进。针对设备在实际使用过程中常见问题,对零部件进行数值分析与优化;对主传动轴进行静态分析表明其分析结果满足应力强度,据此,对低速轴进行改进设计并验证疲劳特性,得到最优结构,实现轻量化设计目标,减少了制造成本。4、该设备铜盘面的平面度要求较高,即该修整装置必须拥有较高精度要求以及稳定性要求,通过有限元法对刀架结构分析,验证其结构合理性。使用该修盘装置对铜盘盘面加工,能满足盘面面型精度高要求,使得盘面满足蓝宝石加工工艺的性能要求。本文对单面铜盘研磨加工过程平稳性进行了理论仿真与实验研究,为客户提供了一套较合理的工艺参数。为高性能的单面铜盘研磨机提供了理论参数,对该设备实现经济性、可靠性和提高稳定性设计具有一定参考价值。