随着微机电系统的迅速发展，产品的微型化对微型零件的需求量急剧增加，特别是广泛应用于微电子、纺织印染、生物医疗以及航空航天等领域的阵列微孔类零件，对微孔加工技术在断面质量、加工成本以及批量制造方面提出了更高的要求。微冲孔技术是利用塑性加工原理成形微孔零件的工艺方法，加工的微孔尺寸精度高，断面质量好，特别适合阵列微孔低成本批量制造，成为微孔加工技术一个崭新的研究领域，具有广泛的应用前景。　　本文研制了一台基于直线电机驱动的高速高精度微冲压系统，解决了微孔模具设计与制造若干关键技术，研究了微冲裁尺寸效应机理，确定了最佳微冲孔工艺参数，实现了阵列微孔类零件低成本批量制造。　　采用直线电机作为高速高精度微驱动方式，设计了基于对称分布双直线电机驱动的微冲压成形机构。驱动机构中直线电机的初级（线圈）作为定子，次级（永久磁铁）作为动子，采用精密直线滚动导轨进行导向和花岗岩石材作为设备滑块。采用ADAMS和ANSYS商业软件分别对设备总体结构的动力学、静态和模态进行有限元仿真，计算了设备所需的最大驱动力，实现了总体结构优化分析，成功组装了一台基于直线电机驱动高速高精度的微冲压设备。　　基于西门子公司 SIMOTION D运动控制平台研究了直线电机的高速高精度控制方法，设计了微冲压设备的伺服控制系统，采用单电机模块和并联控制方式解决了双直线电机的同步控制问题，利用WinCC人机界面系统，基于OPC通讯实现了微成形过程的高速数据归档与在线监控。测试结果表明，微冲压系统最大输出力可以达到8800N，最大加速度为5g，最大速度可达1m/s，最低速度为5μm/s，分辨率为0.12μm，重复定位精度为0.25μm，能够满足微型零件高精度批量制造工艺要求。与国外同类设备相比，其性能指标已经达到国际先进水平。　　针对微冲孔工艺要求，提出了微孔模具设计原则与方法，采用微细研磨和微细电火花加工出尺寸精度高的微型模具。为了提高微型模具的表面质量，利用等离子溅射技术对微型模具进行表面抛光处理，使微型模具表面粗糙度由亚微米级降到纳米级。为了实现阵列微孔类零件的批量制造，设计了一台基于高分辨 CCD显微视觉辅助定位的自动送料装置。结果表明，该装置能够消除XY移动平台光电开关的零点误差，达到了阵列微孔类零件的送料精度要求。　　采用试验与理论相结合的方法，分析了微冲裁过程变形特点，并利用相似性原理研究了微冲裁微型化尺寸效应。结果表明，微冲裁的最大抗剪强度随比例因子的减小而增大，断裂机制产生了明显改变，逐步由剪切韧窝转变为滑移分离。为了进一步揭示微冲裁机理，研究了冲裁条件对微冲裁尺寸效应的影响规律。结果表明，最大抗剪强度在所考察的冲裁间隙范围内存在极小值，并随冲裁速度和箔材厚度的增加而降低；晶粒尺寸对微冲裁过程影响显著，细晶箔材的微冲裁曲线具有的重复性，而粗晶箔材的分散性增强。为了揭示微冲裁尺寸效应机理，建立了微冲裁多晶体模型。分析表明，微冲裁过程最大抗剪强度由冲裁间隙与晶粒尺寸之比c/d决定。　　在微冲裁机理研究的基础上，分析了冲裁条件对微孔断面质量的影响规律，确定了微冲孔最佳工艺参数，成功冲出最小直径为140μm的微孔和4×50的阵列微孔零件。结果表明，微单孔的加工效率超过6000个/小时，阵列微孔的加工效率超过24件/小时，实现了阵列微孔类零件的小批量生产。研究了微孔类零件的尺寸精度与断面质量检测方法，实现了阵列微孔类零件的质量评价与表征。结果表明，采用微冲孔技术加工的微孔尺寸精度高，内径圆度好，断面质量优异，且阵列微孔间距均匀，重复精度高，能够满足微孔类零件的高质量批量制造技术要求。