目前，先进光电子产品的制造正朝着高精度、高性能、高集成度和高可靠性的方向快速发展，对许多光电子产品部件表面的局部平面度及全局平面度均提出了前所未有的高要求。超精密平面研磨加工作为一种超精密加工方法，能很好地适应这些高尺寸精度和低表面粗糙度产品的加工需求。无论是机械研磨、化学研磨以及全局平面化学机械抛光技术等，都需要使用高精度高刚度超精密研磨抛光机实现高效率加工。 当前，我国高档次超精密研磨设备设计制造技术水平总体不高，精密的研磨抛光机均还严重依赖于进口，而且价钱非常昂贵。因此，加强我国的高档次光电子材料极限研磨机设计制造技术及其产业化研究，以及相关使用工艺技术研究与开发尤为迫切。 在全面综述国内外相关研究工作的基础上，本文首先研究了超精密研磨机的设计原则和设计方法，提出了超精密研磨机主体及研磨盘的基本结构方案，利用有限元软件仿真了研磨盘由不同材料构成时，其自身的最大变形量与材料的弹性模量、加载压力和加载半径之间的关系；在建立研磨盘冷却系统的基础上，研究了研磨过程中研磨盘的温度场分布，分析了研磨盘冷却系统的冷却性能；最后在综合这些研究成果的基础上，利用先进的模块化设计手段和CAD/CAM技术，设计并制造具有国际先进水平和自主知识产权的超精密平面研磨机，用于不同类型光电子材料超精密研磨抛光加工。 全文主要结论如下： 1．超精密平面研磨机的设计应遵循以下设计原则：精度优先，兼顾效率；设备结构力求简单，尽可能的提高设备刚度；应采取相应措施控制设备的热变形、设备的振动； 2．在相同的加载条件下（材料组成，加载半径和加载压力均相同），研磨盘材料的弹性模量越大，其最大变形量越小；在加载半径一定的情况下，研磨盘的最大变形量与加载压力成正比，且在两个加载半径处半径值大的位置，研磨盘最大变形量随加载压力的变化率较大；当加载压力不变时，研磨盘的最大变形量随加载半径的增大而增大，且加载半径越大，研磨盘最大变形量的增加速率越快； 3．可以通过设置适当的加载压力值和加载半径值，将研磨盘自身的最大变形量控制在微米级范围内； 4．采用硬质材料做基体，将软质材料贴合在硬质材料表面一起构成研磨盘材料时，研磨盘加载后的变形量远远小于单独使用软质材料作为研磨盘材料时的变形量。 5．研究结果表明，研磨盘底内冷却系统非常必要，它能大幅度地降低研磨盘的整体温度，及时带走研磨高温区的热量，从而降低研磨盘的热变形量；当研磨高温区的温度值为80℃时，使用该冷却系统后，研磨盘稳态整体温度降低了近30℃，而且研磨盘高温区的分布面积明显减小。 6．当研磨盘以铸铁做衬底，使用PTFE作为实际研磨材料，启用研磨盘底内冷却系统，通入20℃恒温水进行冷却，研磨盘的稳态整体温度可以低至20℃左右，高温区的分布非常狭窄，基本上分布在研磨最高温度区的正下方。在此情况下，研磨盘的热变形量很小。 7．使用带有微动螺旋机构的研磨盘车削修整系统对研磨盘进行修整，并，使用气动无级加载的方式取代传统的砝码加载，极大地优化了研磨加工工艺性，提高了研磨加工效率。 8．设计完成的新型单面超精密平面研磨机，具有高精度、高刚度和高效率的特点，在同等加工质量情况下，产品加工效率和加工成本优于发达国家的同类产品，达到国际先进水平。