【摘 要】
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随着微机电系统等现代化工业的迅速发展,微小型零件的应用日益增多,例如微型螺钉,引线框架和各种插头插槽等。虽然目前已经开发出来一些技术,比如LIGA及准LIGA技术、深离子反应蚀
【出 处】
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中国科学院研究生院 中国科学院大学
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随着微机电系统等现代化工业的迅速发展,微小型零件的应用日益增多,例如微型螺钉,引线框架和各种插头插槽等。虽然目前已经开发出来一些技术,比如LIGA及准LIGA技术、深离子反应蚀刻以及微放电加工等,可以制造出高质量且尺寸精确的微型零件,但是现代产业化所要求的高效率、批量生产、短周期、无污染和近净成形等特点制约了这些微加工技术的应用。基于以上背景,微塑性成形技术受到了国内外学者的广泛关注,在近10年内得到了迅速发展。然而,微塑性成形工艺与传统的塑性加工工艺存在着较大差别,并不能将传统成形工艺中的相关技术简单的应用到微成形中来。目前,促进微成形技术的发展所面对的问题主要包括以下三个方面:(1)微成形材料的选择;(2)微型模具的开发;(3)微成形装置的研制。
本文开展了微塑性成形设备、模具及相关微成形实验的研究。首先研制了一套微塑性成形系统,可以进行微挤压、微锻造、微冲压和单点步进成形等微成形实验。在此基础上,针对不同的实验方式,设计了三种微型模具,包括微弯曲模具、微杯突模具以及微管材扩口模具。最后,以该微成形系统和相关模具为基础,进行了纯铜和非晶合金的微压印实验研究。
研制的微塑性成形系统,包括支撑机构,传动机构、成形机构和电气控制机构。该系统将冲头与拉压传感器相连接,不仅可以进行压缩类试验,还可以进行拉伸类试验。在工作环境方面,利用真空罩使样品台处在一个封闭的环境中,通过对真空罩抽真空或者充入保护气体,使成形过程在真空或者保护气氛中进行。该系统既可以进行冷加工,也可以进行热加工,同时可以实现多种成形方式进行微米级或亚微米级零件的加工,包括微挤压、微锻造、微冲压、微弯曲和单点步进成形等。
在微成形系统研制的基础上,设计了三种微型模具,分别适用于微弯曲、微杯突和微管材扩口实验。同时,利用设计的微成形模具进行了微压印实验。通过纯铜的微压印实验获得的微型三维形状清晰,表面质量好,表明该系统可以成功地进行微成形实验,从而为微成形规律的研究奠定基础。
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