随着科学技术的飞速发展和人们对品质的不断追求,光学通讯、医疗器械、民用等领域对元器件的要求越来越高。元器件的设计既要满足功能需求,又要满足外观的高标准要求,如不规则外表面、3D曲面等。元器件既要有高面形精度,低表面粗糙度,亚表面破坏层小,同时又要加工高效、成本低。本文对比分析了多种精密和超精密加工方法优缺点,概述了磁流变抛光加工的优势,以国内某厂家的磁流变抛光设备作为研究背景,设计并研发一种能够对不锈钢、玻璃、蓝宝石、镁铝合金、陶瓷等非磁性材料的平面、凸面、凹面和其他不规则表面元器件加工的高效精密抛光设备,主要包括机械结构设计、磁场发生装置和数字控制系统三大部分。本论文主要从以下方面开展了工作:1、研究了一种高效、低成本的磁流变抛光方法,分析了平面和曲面抛光运动,根据抛光去除机理和功能要求确定抛光机总体方案,其中磁流变抛光机械传动系统由公转转动系统和自转传动系统两部分组成,可完成对平面和曲面的精密抛光。为确保结构设计的合理性,对关键零部件进行了有限元仿真。2、基于三维静磁场有限元分析,对磁流变抛光机磁场发生装置进行了优化设计与仿真。根据抛光要求,设计了圆形阵列、扇形、环形三种磁场发生装置,采用Ansoft Maxwell进行仿真,对比分析磁场强度云图、磁场方向云图和5mm高处磁场曲线变化趋势,确定最优磁路结构。此外,考虑到磁场线圈长时间通电会产生大量热,仅仅依靠自然冷却是不够的,基于磁场结构设计,分析并选择了合理的冷却方案。3、集成机械传动、实时监控、磁流变液循环、温控等为一体,开发了一套基于时间要素的磁流变抛光机数字控制系统。该系统采用HMI人机界面参数化协同控制,可分时间段参数化控制工件自转速度、公转速度、摇摆角度及磁场强度等达到最佳抛光效果,可实时监控磁场温度、磁流变液温度、机床负载、磁流变液寿命,可实现磁流变液的循环利用,并详细概述了人机界面的点动界面和自动界面功能。4、进行了3D磁流变抛光样机的调试,并选用合适的实验方法,对多片样品进行抛光实验,分析了实验结果,进一步验证了该设计的可行性。