微型齿轮挤压成形

介绍了一项新兴的微型齿轮制造技术———微挤压成形技术及微型齿轮挤压成形系统,分析了微挤压成形的关键技术及所遇到的技术问题和解决这些问题应注意的事项,将推动这一新兴技术向更深入、更广阔的领域发展。     

微挤压成形系统的设计与实现

针对微挤压成形工艺要求,设计开发了一种微挤压成形系统,该系统装置采用压电陶瓷为驱动器,以实现成形速度的精确控制;利用压簧-楔块机构实现自动进给,减少了人工操作步骤;通过计算机控制系统与传感器,实现对微挤压成形过程的实时控制及数据采集。在室温条件下,使用该成形系统对铅丝坯料进行微挤压实验研究,结果表明,成形装置受力形变对挤压结果产生的影响可以通过适当的预紧力得到改善,从而成形出轮廓清晰的微型齿轮,验证了该研究方案的可行性,为后续的微型金属零件成形研究提供技术依据。     

铝合金微型齿轮等温精密微成形工艺研究

利用自行研制的精密微塑性成形设备,对铝合金微型齿轮的等温精密成形工艺进行了研究,成功地获得了质量良好的节圆直径为Φ1mm的5A02铝合金微型齿轮.金相分析表明,微型齿轮的齿部流线沿齿形轮廓分布,有利于提高齿轮的承载能力和抗疲劳强度.纳米硬度分析表明微型齿轮的纳米硬度分布也有利于提高齿轮的抗疲劳强度.使用等温精密微成形技术可以制造出质量良好的微型齿轮.     

MEMS的微细加工技术

介绍了目前比较前沿的几种微型腔的机械加工方法：光刻掩模、高能束刻蚀（激光刻蚀）和LIGA技术等加工方法。对这些技术的发展趋势进行了展望。指出微器件的推广和应用,是和微器件的加工方法密不可分的,特别是随着激光加工技术在微机械加工领域的推广和应用．微器件的加工工艺水平和加工质量会有更大的提高。     

微型齿轮热挤压成形过程研究

对微型齿轮正热挤压成形过程进行三维刚塑性有限元模拟,利用三维有限元软件-DEFORM模拟其成形过程中的金属流动充填规律和变形中应力应变、载荷特征,揭示了其微成形过程的变形机理,并通过实验验证和分析,为生产实践提供理论依据.     

用于高速旋转MEMS微引擎动态特性研究的光学测量技术进展

开发能以每分钟100万转高速旋转、用于微机电系统（MEMS）的微引擎已成为当今微机械学中最具挑战性的课题之一。为了能细化和优化微引擎的设计，对动态测试技术的发展提出了新的要求。我们已经开发出一种光电子激光干涉显微镜（OELIM）测量技术，用于快速测量微机电系统的动态特性。本课题研究由静电梳驱动的微引擎的动态特性，微引擎由一个直径为64μm的驱动齿轮和一个直径为300μm的输出齿轮（负载齿轮）组成，致动器由一个同步信号驱动，该信号则由一个单独的波形发生器产生。     

微型齿轮正反热挤压成形数值模拟

对微型齿轮正反热挤压成形进行三维刚塑性有限元模拟,利用三维有限元软件DEFORM模拟其成形过程中的金属流动充填规律,获得了变形中应力应变、温度、载荷特征,揭示了其微成形过程的变形机理.为生产实践提供理论依据.     

微型齿轮热挤压模优化设计

利用Deform软件对微型齿轮进行挤压成形模拟分析,优化了模具结构和成形条件,采用组合法设计模数m=0.125 mm、压力角A=20°、齿数z=6、齿顶圆直径d=1 mm微型齿轮热挤压模,采用H62黄铜坯料在650℃的等温条件下正向热挤压,得到质量良好的微型齿轮。     

微型金属注射成形技术

德国不来梅市的Fraunhofer制造工艺与应用材料研究所的研究人员实验成功利用微型注射成形机精确地制造成功了像人体耳骨U形件之类的极小型精密制件。这种微型金属粉末注射成形技术，可用来生产钛金属和合金以及不锈钢等微型金属制件，也可以用来制造具有特殊磁性能和高强度的金属制件。他们在一系列的实验研究中，制造了300个每只质量只有5．4mg、厚度为0．3mm的微型制件。所用原料采用了细金属粉末与有机粘结剂的混合物，经过注射成形后再将粘结剂从所得制件中脱除。     

精密微塑性成形系统的研制

随着微型零件尺寸的减小,对成形设备提出了更高要求,传统的塑性成形设备难以在小行程下实现载荷和位移的精确控制。针对微成形的特点研制了精密微塑性成形系统,设计了宏动／微动相结合的驱动系统,微动部分使用压电陶瓷作为驱动器,宏动部分采用精密丝杠旋钮来实现,借助数据采集系统进行数据的实时采集和处理,使用成形工艺控制器对微成形过程进行精确控制,该系统可以对模具进行加热以实现等温成形,由温度PID控制器控制。使用该精密微塑性性成形系统进行了微成形试验,所成形的微型齿轮零件质量良好。     

面向MEMS的微细加工技术

MEMS技术将是21世纪科技与产业的制高点之一，而微细加工技术又是MEMS发展的重要基础。微细加工技术在传统光刻工艺的基础上，又发展了灰调光刻、Lift-Off、LIGA及准LIGA、激光和分子装配等适应三维结构的新技术，本文综述了目前国内外各种微细加工及其关键技术的研究状况，并介绍了微细加工技术和MEMS的发展趋势。     

微型机械电子系统的现在与未来

微型机械电子系统是现代物理和高新技术互相融合的先进科技,是２１世纪科学技术发展的前沿领域,本文介绍微型机械电子系统的概念,制造与应用及其需要深入研究的科研课题。     

Power MEMS研究现状及展望

归纳了Power MEMS研究的现状,分析了该领域尚待解决的关键问题,并对其今后的发展前景给予展望。     

微操作机器人系统及其关键技术研究

微制作机器人技术是MEMS技术的一个重要分支,也是当前机器人研究领域的一个热点。本文分析了微操作机器人集成系统的特点,并针对微制作机器人系统研制中涉及的一些关键技术,如驱动、定位、检测和控制等技术进行了论述。     

Zr基非晶合金微塑性成形工艺研究

研究了Zr41.2Ti13.8Cu12.5Ni10Be22.5块体非晶合金(Vit.1)在370～430℃区域内等温压缩变形行为,获得其高温粘性流变规律。利用透射电镜分析Vit.1在370℃时应变软化及420℃时应变强化现象。根据所确定的高温变形工艺参数,使用快速加热精密微塑性成形系统进行了Vit.1微型齿轮成形试验,研究不同温度及载荷下的齿轮成形工艺。利用扫描电镜、原子力显微镜和显微硬度计对成形件的表面形貌和性能分析结果表明,在温度395℃及载荷350N条件下成形出的非晶合金微型齿轮性能均匀表面光洁度好,利用此微成形工艺可以获得质量良好的微型零件。     

Zr基块体非晶合金的微塑性成形性能

采用自行研制的微成形系统进行热压缩实验,分别研究成形温度、成形时间和冲头速度等对尺寸为d1 mm×1.5 mm的Zr41.2Ti13.8Cu12.5Ni10Be22.5块体非晶合金(Vit.1)在过冷液相区微塑性成形性能的影响规律。进一步研究了不同坯料尺寸对Vit.1块体非晶合金在过冷液相区超塑性成形性能的影响程度,结果表明流动应力随坯料尺寸的减小而降低。在此基础上,利用闭式模锻方法成形了分度圆直径为d1 mm的微型齿轮,采用SEM观察成形件的表面形貌,结果表明采用微成形方法可以获得尺寸精度较高的Vit.1块体非晶合金微型齿轮。     

Evaluation of structural reliability of mems device in digital video disk systems

In this paper, we describe the reliability evaluation for MEMS devices, especially designed tbr DVD(Digital Video Disk) application. These MEMS devices are fabricated as a mirror plane (shutter plane) used in DVD data picking up. This micromachined annular shutter mirror (ASM) acts as an adjusting means of the numerical aperture. The electrostatic force can drive the upper plane up and down for focusing or defocusing of incident laser beam to the selected recording plane. So we need to evaluate the micromechanical properties of thin film structural materials to ensure the reliability of those MEMS devices. For those, we perfl)rm the fatigue tests onto the devices in the conditions of much accelerated than those of normal driving. The applied electrostatic force can induce the change of the thin film properties, and those are observed by direct and indirect methods (XRD and electrical system). And then, we compare the fatigue effects with electrical, optical data from the intentionally-fatigue-applied specimen and as-fabricated one under accelerated conditions. Consequently, we can estimate the structural reliability and will provide the effective suggestion data for the fabrication of stable mirror material before commercialization.     

A hybrid polysilicon planarization for suppressing dishing defects

Micropatterned thin films when planarized using chemical mechanical polishing (CMP) accompany several inherent problems, especially dishing defects. The deteriorations in surface planarity limit the accuracy and flexibility of next fabrication steps, thus accounting for a major portion of yield losses in the mass production of microelectronic components. A hybrid polysilicon (poly-Si) planarization using a protective dioxide (SiO₂) film and two slurries having diametrically opposite poly-Si-to-SiO₂ selectivity is developed to suppress dishing defects in the CMP of patterned poly-Si films. A 30 nm-thick protective SiO₂ film is deposited on a patterned poly-Si film to protect recessed areas on the uneven poly-Si film; the SiO₂-protected poly-Si film is planarized with the first slurry having low material selectivity to selectively remove the protective SiO₂ film placed on protruding areas while effectively remaining it located on recessed areas; the primarily planarized poly-Si film is polished again with the second slurry having high material selectivity to minimize the amount of dishing defects. For diverse poly-Si layers having different pattern widths of 5–90 μm, the dishing amount is measured less than 23.1 nm after the hybrid poly-Si planarization, and noticeably the dishing amount is insensitive to the pattern width. This shows that our hybrid poly-Si planarization can improve the planarity of each poly-Si film in the fabrication of multi-level (or three-dimensional (3D)) microdevices. The dependence of the material removal rate of poly-Si films on critical slurry parameters such as slurry pH and abrasive concentration is also intensively discussed.     

A study on the optimal fabrication method for micro-scale gyroscopes using a hybrid process consisting of electric discharge machining,chemical etching or micro-mechanical milling

For productive manufacturing of an accurate small-scale wine-glass gyroscope, a hybrid fabrication process consisting of either electric discharge machining, chemical etching, or micro-mechanical milling have been proposed. A comparison of silicon cavity fabrication processes has been conducted in terms of productivity, quality and geometrical accuracy, aiming at the use of the cavity as a mold for creating a thin wall diamond hemisphere, which is the main component of a wine-glass gyroscope. The results have shown that the EDM process, combined with chemical etching, can yield the highest productivity but with limited shape accuracy. The use of mechanical micro-milling, while less productive than EDM and etching, produces a superior quality and geometric accuracy.     

铝镁合金管道焊接工艺

通过对铝镁合金材料的焊接特性的分析，总结出内外两面成形且不加管道内衬的施工工艺，以此来提高铝镁合金管道的焊接一次合格率。