微成形技术发展现状
电火花成形加工技术的研究现状和发展趋势
电火花成形加工技术的研究现状和发展趋势电火花成形加工技术是一种利用电火花在工件表面放电形成微小孔洞的加工方法，广泛应用于制造业的精密加工领域。
本文将对电火花成形加工技术的研究现状和发展趋势进行分析。
电火花成形加工技术最早于19世纪末提出，并在20世纪50年代进行了实践应用。
随着电气放电技术的不断发展，此技术得以推动，并在精密模具、航空航天零部件、汽车制造和生物医疗器械等领域得到广泛应用。
电火花成形加工技术的研究现状主要集中在以下几个方面：第一，放电参数研究。
通过调整电压、电流、脉冲宽度和频率等参数，可以控制电火花放电的能量和形态，从而实现对工件表面的精细加工。
研究者通过实验和仿真等方法，探索最优的放电参数组合，以提高加工效率和加工质量。
第二，电极材料研究。
电极是电火花成形加工中的重要组成部分，其材料的选择直接影响到放电效果和加工质量。
研究者通过对不同材料的电极进行比较试验，确定最适合不同工件材料和加工需求的电极材料，并研究其表面处理技术，以提高耐磨性和放电稳定性。
第三，放电脉冲控制技术研究。
电火花成形加工中，放电脉冲的控制对于形成精细的加工效果至关重要。
研究者通过改变脉冲参数的波形、幅值和频率等，可以实现微细加工和纳米加工，进一步提高加工的精度和表面质量。
第四，放电液的优化研究。
电火花成形加工中常常使用放电液来冷却工件和电极，并清除放电过程中产生的氧化物和熔融物。
研究者通过改变放电液的成分和性能，可以改善放电的稳定性和加工质量。
电火花成形加工技术的未来发展趋势主要体现在以下几个方面：第一，提高加工效率和精度。
随着工件精度要求的不断提高，电火花成形加工技术需要进一步改进，以实现更高的加工效率和更好的加工精度。
研究者将继续优化放电参数和脉冲控制技术，以提高加工速度和形成更精细的加工效果。
第二，拓展加工材料范围。
目前电火花成形加工主要应用于金属和合金材料，但随着复合材料、陶瓷材料和高性能材料的不断发展，对于电火花成形加工技术的要求也越来越高。
博士论文答辩ppt课件
了细微扭转、微弯曲和微压痕试验弯曲实验中观测到的尺度效应现象。
位错密度晶体塑性模型 ➢Evers等人、 Cheong 和 Busso、Ma等人采用高阶位错密度晶体塑性模型，分别研究了晶格
错配引起的GNDs强化效应、Hall-Petch效应以及宏观非均匀塑性变形过程中梯度强化效应
据本文所知： 当前尚未报道可同时描述塑性微成形工艺一阶尺度效应和二阶尺度效应的研究成果
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上海交通大学工学博士论文答辩
1-3
课题来源
本课题受以下项目资助
国家自然科学基金重点项目(2009-2012) 《微型构件精密塑性微成形关键技术与基础理论》
次弹性晶体塑性模型数值缺点
● 需要考虑增量客观性，晶粒相对于材料的旋转 ● 需要逐步更新晶粒取向、滑移系矢量、Schmid张量
本文准隐式积分算法的特点 ● 对流动方程进行一阶Taylor展开，提高数值稳定性 ● 基于超弹性框架，在晶粒未发生旋转的中间构型进行本构计算，无需更考虑
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有限变形晶体塑性理论
变形梯度乘法分解及应力度量
金属单晶体变形
塑性滑移
弹性拉伸及刚体旋转
表示晶体沿着滑移方向的均匀剪切所对应的变形梯度 代表弹性变形（晶格畸变）和刚体转动所产生的变形梯度
初始构型
建立在当前 构型的次弹 性晶体塑性 模型
建立在中间 构型的超弹 性晶体塑性 模型
中间构型
第二P-K应力
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微挤压集成电路引脚(LFT)
微拉深电子枪圆杯(Philip)
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上海交通大学工学博士论文答辩
高质量低成本的MuCell微发泡注塑成形技术.总结
高质量低成本的MuCell微发泡注塑成形技术简介MuCell微发泡注塑成形技术是一种高质量低成本的塑料注塑成形工艺，它通过对塑料熔体进行微型泡沫化来减少材料用量、缩短生产周期、提高产品性能。
该技术可以广泛应用于汽车、电子、医疗和家电等相关工业领域。
MuCell微发泡注塑成形技术优势材料节约MuCell技术可以将聚合物内部充分发泡，从而达到减少材料使用的目的。
研究表明，MuCell技术能够节省30%至50%的原材料。
生产效率提高MuCell技术不仅可以减少原材料使用，还可以缩短生产周期。
在压入模中的熔料中注入气体后，泡沫化的熔料可以更快地流动，并且工艺参数的精确性和可重复性大大提高，加速了生产效率。
组织结构细致化由于MuCell技术能够通过空气气泡使材料结构更加细致，所以产品的物理性能也得到了极大的提高。
改善产品外观通过泡沫化的表面与非泡沫化的内部的界面、表面纹理的变化，MuCell技术可以产生表面平整、外观精美的产品。
环保可持续由于使用MuCell技术不仅可以减少材料用量，还可以减少能源的消耗、二氧化碳排放、废物和回收率的提高，因此MuCell技术对环境具有积极影响。
应用领域汽车行业在汽车制造中，MuCell技术可以应用于制动系统、内饰、外饰、悬挂和照明系统中。
由于采用了Microcell技术，这些零部件的重量减轻、刚度更高、生产周期缩短、噪音和振动降低。
电子和家电行业在电子和家电制造业中，Microcell技术可以用于生产更轻、更细节、更高性能的产品。
例如，通过Microcell技术，可以生产更轻、更细节化的电脑外壳，增加了生产效率和热释放效率。
医疗行业在医疗行业，Microcell技术的应用轻质化各种手术器械、生产更浅薄、更精细的医疗器械等都可以得到很好的应用。
MuCell微发泡注塑成形技术发展趋势目前，该技术的研究和应用一直在不断发展。
在未来，随着人们对环境保护和材料利用率的更高要求，该技术必将得到更广泛和深入的应用。
精密和超精密加工现状与发展趋势
精密和超精密加工现状与发展趋势一、精密和超精密加工的概念与范畴通常，按加工精度划分，机械加工可分为一般加工、精密加工、超精密加工三个阶段。
目前，精密加工是指加工精度为1~0.1µ;m，表面粗糙度为Ra0.1~0.01µ;m的加工技术，但这个界限是随着加工技术的进步不断变化的，今天的精密加工可能就是明天的一般加工。
精密加工所要解决的问题，一是加工精度，包括形位公差、尺寸精度及表面状况；二是加工效率，有些加工可以取得较好的加工精度，却难以取得高的加工效率。
精密加工包括微细加工和超微细加工、光整加工等加工技术。
传统的精密加工方法有砂带磨削、精密切削、珩磨、精密研磨与抛光等。
a. 砂带磨削是用粘有磨料的混纺布为磨具对工件进行加工，属于涂附磨具磨削加工的范畴，有生产率高、表面质量好、使用范围广等特点。
b. 精密切削，也称金刚石刀具切削(SPDT)，用高精密的机床和单晶金刚石刀具进行切削加工，主要用于铜、铝等不宜磨削加工的软金属的精密加工，如计算机用的磁鼓、磁盘及大功率激光用的金属反光镜等，比一般切削加工精度要高1~2个等级。
c. 珩磨,用油石砂条组成的珩磨头，在一定压力下沿工件表面往复运动，加工后的表面粗糙度可达Ra0.4~0.1µ;m，最好可到Ra0.025µ;m，主要用来加工铸铁及钢，不宜用来加工硬度小、韧性好的有色金属。
d. 精密研磨与抛光通过介于工件和工具间的磨料及加工液，工件及研具作相互机械摩擦，使工件达到所要求的尺寸与精度的加工方法。
精密研磨与抛光对于金属和非金属工件都可以达到其他加工方法所不能达到的精度和表面粗糙度，被研磨表面的粗糙度Ra≤0.025µ;m加工变质层很小，表面质量高，精密研磨的设备简单，主要用于平面、圆柱面、齿轮齿面及有密封要求的配偶件的加工，也可用于量规、量块、喷油嘴、阀体与阀芯的光整加工。
e. 抛光是利用机械、化学、电化学的方法对工件表面进行的一种微细加工，主要用来降低工件表面粗糙度，常用的方法有：手工或机械抛光、超声波抛光、化学抛光、电化学抛光及电化学机械复合加工等。
塑性微成形技术的发展
铸 、 塑 ３个词 的缩 写 ） 注 和激光 加工 的非 硅加 工技 术 已经难 以满足 微型 零 件 批 量 生产 的需 求 ， 是 人 们 于
纷纷 探索 新 的 ＭＥ ＭＳ制 造技 术 ， 极 大地促 进 了塑 这
性 微成形 技术 的发 展 。 在 当前 的 国际形 势下 ， 性 微 成形 技 术 面 临着 塑 前 所未有 的发 展机 遇 。正 是 由于这一 技术 诸多 的优 势（ 如生 产 率高 、 成本 低 、 环境 污染 少 、 对 材料损 失 少 等） 和广 泛 的应 用 领域 （ 如航 空 航 天 、 医疗 器 械 、 生 物、 军事 ， 至渗 透到 人们 的 日常生 活 中来 ）世 界 上 甚 ， 许 多 工业发 达 的 国家 ， 如美 国 、 日本 及欧 洲各 国都 投 入 了大量 资金 进 行 研 究 ］ 。美 国 国会 已把 微 电 子 机械 和纳 米 技 术 列 为 ２ １世 纪 重 点 发 展 学 科 之 一 。 日本 政府从 １ ９ ９ １年起 也把 微 机 械 研 究 作 为 国家 重 大科 研项 目。英 国政府 在财 政 困难情况 下极 力 支持
微机 械研 究 。德 国研究 技术 部也将 微 型机 械 系统 工
程列 为新 开发 的重 点项 目。我 国塑性 微成 形 的研究
ｌｙｒｍｏ ｅ） 解释 这种 “ 寸效 应” 象 ： ａ ｅ ｄ １来 尺 现 材料 在 塑
性微 成形 过程 中 ， 随着 工件 尺寸 降低 ， 面积 与体 积 表 的比值增 大 ， 使得 工 件 表 面 上 的 晶粒 数 目与 工 件 内
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塑性微 成形 技 术 的 发展 ＊
张 庆 丰 ， 旭 东 ， 涤 心 周 杨
（ 南科 技 大 学 材 料 科 学 与 Ｘ 程 学 院 ， 南 洛 阳 ４ １ ０ ） 河 － 河 ７ ０ ３
先进材料超塑成形技术
先进材料超塑成形技术先进材料超塑成形技术是一种利用特殊的工艺方法和控制技术，将金属材料在高温和高应变率条件下通过塑性变形成型的一种先进制造技术。
超塑成形技术能够制备出复杂几何形状的零件，并且具有优异的力学性能和表面质量。
本文将对超塑成形技术的原理、应用、发展现状和未来发展进行探讨。
超塑成形技术的原理主要是利用材料在高温和高应变率条件下的特殊塑性行为。
在高温下，材料的塑性变形能力会显著增强，可以实现超塑性变形。
高应变率条件下，由于材料的快速变形速率，可以避免材料的回弹和微观缺陷的形成，从而得到理想的成形零件。
超塑成形技术通常需要在高温下进行，因此需要使用专门设计的设备和控制系统来保持合适的温度和应变率。
超塑成形技术在航空航天、汽车制造、医疗器械等领域具有广泛的应用前景。
在航空航天领域，超塑成形技术可以制造出轻量化的结构件，提高整体效能并减少燃料消耗。
在汽车制造领域，超塑成形技术可以制造出复杂形状和轻质的车身零件，提高车辆的安全性能和燃油经济性。
在医疗器械领域，超塑成形技术可以制造出精密的植入器械和医疗设备，提高治疗效果和患者的生活质量。
目前，超塑成形技术已经得到了广泛的研究和应用。
一些国家和地区已经建立了专门的研究中心和实验室，对超塑成形技术进行深入研究，并推动其产业化发展。
在实践中，超塑成形技术已经成功应用于一些特定领域的生产工艺中，取得了较好的成果。
然而，超塑成形技术还存在一些挑战和限制。
首先，高温和高应变率条件下材料容易发生晶粒长大和孔洞形成等缺陷，导致材料的力学性能下降。
其次，超塑成形技术的设备和工艺复杂，生产周期长，需要大量的热能和人工操作。
此外，超塑成形技术还需要对材料的力学性能和塑性变形行为进行深入研究，以满足不同应用领域对材料的要求。
未来，超塑成形技术的发展方向主要包括材料的改进、工艺的优化和设备的突破。
首先，需要开发出具有优异力学性能和高温稳定性的超塑性材料。
其次，需要改进超塑成形工艺，提高生产效率和产品质量。
材料成型论文-塑性成形新技术概况
塑性成形新技术概况摘要：文章介绍了当前塑性成形加工中的微成形、超塑成型、柔性加工、半固态加工等各种新技术，并分别阐述了各新技术的相关概念、特点、发展趋势等。
这些相关介绍及发展概况对理解塑性成形技术及推广和运用高新技术，推动塑性成形的进一步发展具有一定参考意义。
关键词：塑性成形；新技术；发展概况The Overview About Plastic forming technologyAbstract：The paper introduces all kinds of new technology such as Micro Molding ,Sup-erplastic Forming Technology ,Flexible Machining, Semi-Solid Processing in the plastic for -ming process nowadays and expounds the new technology’s related concepts ,characteristic s ,development tendency and so on.The related introduction and development situation has certain reference significance for understanding the plastic forming technology and promo-ting and using the advanced technology, promoting the further development of Plastic For-ming.Keywords:Plastic forming; The new technology; Development situation1 引言塑性成形就是利用材料的塑性，在工具及模具的外力作用下来加工制件的少切削或无切削的工艺方法。
金属塑性微成形技术的理论探讨
摘 要 ： 绍 了塑性微 成形技 术 的发展 背景 及其基 本特 点 ， 介 阐述 了塑性 微 成形技 术的研 究现状 ，
综述 了尺 寸效应及 其 对 塑性微 成 形 工 艺的影响 ， 探讨 了塑性微 成 形 技 术 发展 过 程 中所 面临 的一 些 技术难点， 并对 其发展 趋 势进行 了预 测 。
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《 电加工与模具｝０６ 第 ４ ２０ 年 期
综述 ・ 稿 专
金 属 塑性 微 成 形 技 术 的理 论 探 讨
李凡 国 一，童 国权
（１ 南 京航 空航 天大 学机 电学 院 ， ． 江苏 南京 ２ ０ １ ； １ ０ ６
２ 青 岛港 湾 职业 技术 学院机 电工 程系 ， ． 山东青 岛 ２ ６ ０ ６ ５ ０）
Ａｂ ｔ ａ ｔ ｓｒ ｃ ：Ｔｈ ｒｓ ｎ ａ ｅ ， ｔ ｅ ｂ ｃ ｇ ｏ ｎ ｎ ａ ｉ ｈ ｒ ｃ ｅ ｉｔ ｓ ｏ ｔ ｌｍｉｒ ｆ ｒ ｎ ｅ ｐ ｅ ｅ ｔ ｐ ｐ ｒ ｈ ａ ｋ ｒ ｕ ｄ ａ ｄ ｂ ｓｃ ｃ ａ ａ ｔ ｒｓｉ ｆ ｍｅ ａ ｃ ｏ ｏ ｍｉ ｇ ｃ ｔ ｃ ｎ ｌｇ ｒ ｔｏ ｕ ｅ ａ ｄ ａ ｖ ｒ ｉ ｏ ｅ ｒｓ ａ ｃ ｎ ｅ ｅｏ ｍｅ ｔ ｆ ｃ ｏ ｏ ｍ ｉ ｇ ｉ ｇｖ ｎ． ｅ ｈ ｏｏ ｙ ａ ｅ ｉ ｒ ｄ ｃ ｄ， ｎ ｎ ｏ ｅ ｖ ｅ ｎ ｗ ｎ ｔ ｅ ｅ ｒ ｈ ａ ｄ ｄ ｖ ｌｐ ｎ ｒ ｆ ｒ ｎ ｓ ｉ ｅ ｈ ｏ ｍｉ Ｔｈ ｉ ｆ ｃ ｎ ｔ ｅ ｍ ｉ ｏ ｏ ｍｉ ｇ ｔｃ ｎ ｌｇ ｎ ｈ ｅ ｒ ｂ ｅ ｏ ｅ ｅ ｐ ｎ ｒ ｉ ｕ ｓ ｄ， ｅ ｓ ｅ ｅ ｆ ｔ ｈ ｃ ｆ ｒ ｎ ｅ ｈ ｏ ｏ ｙ ａ ｄ ｔ ｅ ｋ ｙ ｐ ｏ ｌｍｓ ｆ ｒｄ ｖ ｌ ｍｅ ｔａ ｅ ｄ ｓ ｓ ｅ ｚ ｅ ｏ ｒ ｏ ｃ ａ ｄ ｔ ｅ ｐ ｅ ｉ ｔ ｎ ｏ ｈ ｕ ｕ ｅ ｉ ｐ ｏ ｏ ｅａ ｌ． ｎ ｈ ｒ ｄ ｃ ｉ ｆｔ ｅ ｆ ｔ ｒ ｓ ｒ ｐ ｓ ｓｗｅ１ ｏ Ｋｅ ｒ ｓ ｙｗｏ ｄ ：ｍｉｒ ｆ ｒ ｎ ｃ ｏ ｏ ｍｉ ｇ；ｓｚ ｆｅ ｔ ｒｃｉ ｎ；ｍａ ｅ ｉｌ ｅ ａ ｉｒ ｉｅ ｅｆ ｃ ；ｆ ｉｔ ｏ ｔｒａ ｂ ｈ ｖｏ
激光驱动飞片技术在微塑成形中的应用
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Ｆｎ ｌ， ｌ ｒｂ ｍ ａｅ－ ｒ ｅ ｆ ｅ ｃ ｎｑ ｅａｅ ｏ ｔｄｏ ｔ ｎ ｉａ ｙｓ ｌ ｐ ｏ ｌ ｓｏ Ｌ ｓｒ ｄｉ ｎ ｙ ｒｔ ｈ ｉｕ ｒ ｐ ｉ ｅ ｕ ｄ ｌ ｏＴ ， ｅ ｅ ｆ ｖ ｌ ｅ ｎ ａ
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２激光 技 术在 微 塑成 形 领域 的应 用
块体非晶合金微成形技术的研究进展及发展趋势
非 晶合 金是 一种 具有 长程无 序 而短程 有 序结 构 的 金属 材料 ， 在微 成 形 中不 存 在 晶粒 尺 寸 效 应［ １ 。因 此 ， 非
晶 材 料 是 一 种 比较 理 想 的微 成 形 材 料 。
塑 性变 形 十分有 限 ］ ， 这严 重 制约 着非 晶合 金作 为 高
点 以及 块 体 非 晶 微 成 形 技 术 的 最 新 研 究 进 展 ， 并 阐 述 了块 体 非 晶 合 金 微 成 形 技 术 的 发 展 趋 势 ， 指 出 了 新 的
发展 方 向。
等 领域 的研 究热 点 。随着 大规模 集成 电路制 造技 术 和 以计算 机为 代表 的微 电子 工 艺 的发 展 ， 越 来 越 多 的 电
李春燕 等 ： 块 体 非 晶 合 金 微 成 形 技 术 的研 究 进 展 及 发 展趋 势
文章 编 号 ： １ ０ ０ １ — ９ ７ ３ １ （ ２ ０ １ ３ ） １ ５ — ２ １ ３ ３ — ０ ５
块 体 非 晶 合 金微 成 形 技 术 的研 究 进 展 及 发 展 趋 势
李春 燕 ， 寇生中 ， 赵 燕春 。 ， 袁 小鹏 ， 袁 子 洲
子 元件 、 电器 组 件及 计 算 机 配 件 等相 关 零 件 开 始 采 用 微 成形技 术进 行生 产 。 目前 用 于微成 形 技 术 的材 料 主要 有 金 属 、 高 分 子
材料 和半 导体 材料 等 。材料 晶粒度 的大 小 是决 定 微 成 形能 力重要 参 数之一 。 日本学 者 曾研究 了晶粒 大 小 对 微 成 形 性 能 的 影 响 。多 晶 体 很 难 压 入 Ｖ 型 槽 （ 宽
综述 了近年 来块 体非 晶合 金微 成形 技术 领 域 的研 究 现 状及 发展 趋 势 ， 指 出 了块 体 非 晶合 金 微 成形 技 术 的发
微型齿轮挤压成形
（ｏｌ ｅ ｏ ｃａ ｉ ｌ ｎ ｌ ｔｃｌＥ ｇ ｅｒ ｇ ａ ｉ ｎ ｅ ｉ ｆＡ ｒｎｕｉ ｎ Ｃ ｌｇ ｆ ｅ Ｍｅｈｎｃ ｄ Ｅｅ ｒ ａ ｎｉ ｅｉ ．Ｎ ｒｎ Ｕ ｉ ｒ ｔ ｏ ｅｏ ａｔ ｓａｄ ａａ ｃｉ ｎ ｎ ｄｇ ｖ ｓｙ ｃ
一
图 １ ＩＡ技术生产的微型齿轮 ＬＧ
２ 微型齿轮超塑性挤压成形
与传统挤压方式类似 ， 微型齿轮挤压成形分为 正挤 压和反挤压 ２ 种方式 。图 ２ ３ 、 所示为正、 反挤 压成形方式的工作原理 。将坯料置入料筒， 在外力
【】 ２王兴天． 注射成型技术 ［ ． Ｍ】北京 ： 化学工业出版社，
微齿轮的需求量大大增加。目前微齿轮的主要制造 方法是 ｕＧ 和准 ＬＧ ＩＡ技术。 ＩＡ技术制造出来的 Ｌ Ｇ 结构具有宽深 比大 、精度高、表面粗糙度值低的特
收稿 日期：Ｏ６ ０ — ５ ２Ｏ — ５ ２ 。 作者简介： 赵亚西 （９９ ， 江苏淮安人， １７ 一） 男， 在读硕士， 主要从 事模具 ｃ ｃ ＣＭ 方面研究， ＡＩ Ａ ／ 地址 ： 江苏省南京市御道街 ２ 号 ９ ２７ ０ 信箱，电话）３ １９７９，电子信箱） ｏｘ８ ６ ． ｒ （ １８３８ｏ１（ ￣ ｙ７＠１３ｃｎ ｏｏ
２０． ０ ３
参考文献 ：
’
【】 １塑料模具技术手册编委会 ． 塑料模具技术手册 ［ ． Ｋ】北 京： 机械工业出版社，Ｏ４ ２Ｏ ．
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＜ 模具工业＞２０ 年 第 ３ 卷 第 １ 期 ０６ ２ １
Ａ ｔ ｎ ｕｉｓ ｓｒ ａ ｔ ，Ｎａｄｎ ，Ｊ ｎ ｓ １０ ６ ｈｎ ） ｏ ｃ ｒｉｇ ｉ ｇ ｕ ２ ０ １ ，Ｃ ｉａ ａ
微塑性成形的基础研究
整 的定义 ， 这种 状态 也 反 映 了人 们 对 该 问题 的认识 程 度 。概 括 地 讲 ， 寸效 应 就 是 指 ： 微 成 形 过 程 尺 在 中， 由于制 品整体 或 局 部 尺 寸 的微 小 化 引起 的 成形 机 理 及材料 变形 规律表 现 出不 同于传统 成形 过程 的 现象 。究 其 原 因 ， 目前 的 理解 是 ， 宏观 成 形 相 比 ， 与 微 成形 制 品 的几何 尺 寸和相 关 的工艺 参数可按 比例 缩 小 ， 仍 有一些参 数 是保持 不变 的 ， 材料微 观晶 但 如 粒度及 表面 粗糙度 等 。所 以不能将微 成形 过程 简单 理解 为宏 观成形 过 程 的等 比微 型 化 ， 在具 体 的微 且 成形 过 程 中材 料 的成 形 性 能 、 变形 规 律 及摩 擦 等 确 实表 现 出特殊 的 变化 。因此 ， 材 料 的 变形 机 理 和 从
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＜ 电加工与模具）０８ ２０ 年第 ３ 期
综 述
微 塑 性成 形 的基 础 研 究
葛恩德 ， 周 清 ， 亚 西 赵
（南京航 空航 天大学 机 电工程 学 院 ， 江苏南 京 ２ ０ １ １ ０ ６）
摘 要 ：随 着科 学技 术 的不 断发展 ， 产品 的 微 型化 趋 势 明 显加 强 。 由于微 塑性 成 形有 其 独特 的 优点 ， 近年 来 ， 内外 专 家和 学者对 其展 开 了广 泛 而深入 的研 究 。该文介 绍 了近年 来微 塑性成 形技 国
Ａｂｓｒ ｃ ｔａ ｔ：Ｗ ｉｈ ｔ ｅ ｃ ｎ ｉ ｏ ｓｄ ｖ ｌ ｐ ｎｔｏ ｃｅ ｃ ｎｄ ｔ ｃ ｏｏ ｙ，ｐ ｏ ｕ ｔｔ ｎ ｓｔ ｉ ａ ｕｒ ｔ ｈ ｏ ｔｎｕ ｕ ｅ ｅｏ ｍｅ ｆｓ ｉｎ ｅ ａ ｅ ｈｎ ｌｇ ｒ ｄ ｃ ｅ ｄ ｏ ｍ ｎｉｔ — ｉａ ｉ ｎ ｓ ｒ ｎ ｈ ｎ ｄ ｎ ｔｃ ａ ｌ ｚ ｔｏ ｔｅ ｇｔ ｅ ｅ ｏ ｉｅ ｂｙ．ＡＳｍｉｒ — ｌｓ ｉ ｏ ｍ ｉｇ ｈａ ｎ ｑ ｅ ａ ｖ ｎｔｇ ｓ ｎ ｒ ｃ ｎｔｙ ａ ｓ ｏ— ｃ ｏ ｐａ ｔｃ ｆ ｒ ｎ ｓ ｕ ｉ ｕ ｄ ａ ａ ｅ ，ｉ ｅ ｅ ｅ ｒ ，ｄ ｍｅ ｔｃａ ｄ ｆ ｒ ｉ ｎ ｅ ｐ ｒｓａ ｃ ｏａ ｓｌｕ ｃ ｅ ｘ ｅ ｉｅａ ｄ ｉ ｄ ｐ ｈ ｒ ｓ ａ ｃ ｎ ｔ ｃｏ ｆ ｒ ｎ ｓ ｉ ｎ ｏ ｅｇ ｘ ｅ ｔ ｎｄ ｓ ｈ ｌｒ ａ ｎ ｈ ｄ ｅ ｔ ｎｓｖ ｎ ｎ— ｅ ｔ ｅ ｅ ｒ ｈ ｏ ｈｅｍｉｒ —ｏ ｍｉ ｇ． Ａｎ ｎ ｔ ｉ ａ ｅ ，ｍｉｒ ｐ ａ ｔｃ ｆ ｒ ｎ ｅ ｅｏ ｍｅ ｔ ａ ｅ ｂ ｅ ｉｅ ｎ ｔ ｉ ａ ｅ ． ｄ ｉ ｈ ｓｐ ｐ ｒ ｃｏ— ｌｓ ｉ ｏ ｍｉ ｇ ｄ ｖ ｌｐ ｎ ｓｈ ｖ ｅ ｎ ｇ ｖ ｎ ｉ ｈ ｓｐ ｐ ｒ Ｋｅ ｒ ｙ ｗｏ ｄ：ｍｉｒ ｏ ｍｉ ｇ； ｉｅ ｅ ｆｃ ｆ ｉｔｏ ｓ ｐｅ ｐ ａ ｔｃｔ ｃ ｏ ｆ ｒ ｎ ｓｚ ｆｅ ｔ；ｒｃ ｉ ｎ； ｕ ｒ ｌｓ ｉｉｙ
微成形技术发展现状
成 电 路 引 线 框 和 紧 固件 （ １ ３ 光 刻 是 一 种 先 进 的 图 ）［ １ 。 微 型 零 件 加 工 技 术 ， 尤 其 Ｌ ＧＡ １艺 可 以 高 精 其 成 本 太 高 ，而 且
摘 要 ： 着 产 品 微 型 化 趋 势 的 加 强 和 现 代 加 工 业 迅 猛 发 展 ， 内 外 专 家 和 学 者 对 微 成 形 展 开 了 广 泛 而 随 国 深 入 地 研 究 ， 理 论 与 技 术 不 断 被 创 新 ， 走 向 成 熟 。本 文 介 绍 了 近 年 来 微 成 形 技 术 发 展 现 状 并 进 行 了 总 结 。 其 并
所 占 比例 显 著 减 小 ， 为 试 件 边 缘 处 在 成 形 压 力 下 ， 因
无 法 保 留 润 滑 剂 ， 开 放 润 滑 包 的 尺 寸 Ｓ一 定 。 随 而 故 着 试 件 尺 寸 的 减 小 ， 开 放 润 滑 包 所 占 比例 ２／ 其 ｓ ｈ增 大 ， 到尺寸 减小 到表 面凹坑 无法储 存润 滑剂 ， 致 直 导
仅 局 限 于 几 种 特定材 料 。
图 １ 引 线 框及 微 型零 件
加 ， 摩 擦 增 大 。 在 后 续 深 入 研 究 中 ， 过 双 杯 挤 压 其 通 实 验 不 但 证 实 了 先 前 的 发 现 ， 且 表 明 基 于力 学 一 而 流
变 学 模 型 一“ 放 润 滑 包 和 封 闭 润 滑 包 ” 能 够 解 释 和 开 ， 描 述 摩 擦 尺 度 效 应 ｌ １ 如 图 ２所 示 ， 有 润 滑 剂 条 件 ５。 ， ６ 没
方 向 上 尺 寸 处 于 亚 毫 米 级 的 零 件 或 结 构 技 术 ＿ 它 继 ２ １ 。
国内外先进制造技术的现状及发展趋势
国内外先进制造技术的现状及发展趋势一先进制造国内外的现状1.我国先进制造技术的现状自建国以来，尤其是改革开放以来，我国机械制造业得到了迅速地发展。
机械工业是我国工业中发展最快的行业之一。
20世纪70年代以前，产品的技术相对比较简单，一个新产品上市，很快就会有相同功能的产品跟着上市。
20世纪80年代以后，随着市场全球化的进一步发展，市场竞争变得越来越激烈。
20世纪90年代初，随着CIMS技术的大力推广应用，包括有CIMS实验工程中心和7个开放实验室的研究环境已建成。
在全国范围内，部署了CIMS的若干研究项目，诸如CIMS软件工程与标准化、开放式系统结构与发展战略，CIMS总体与集成技术、产品设计自动化、工艺设计自动化、柔性制造技术、管理与决策信息系统、质量保证技术、网络与数据库技术以及系统理论和方法等均取得了丰硕成果，获得不同程度的进展。
但因大部分大型机械制造企业和绝大部分中小型机械制造企业主要限于CAD和管理信息系统，底层基础自动化还十分薄弱，数控机床由于编程复杂，还没有真正发挥作用。
因此，与工业发达国家相比，我国的制造业仍然存在一个阶段性的整体上的差距。
2.国外先进制造技术的现状在产品设计方面，普遍采用计算机辅助产品设计(CAD)、计算机辅助工程分析(CAE)和计算机仿真技术；在加工技术方面，巳实现了底层(车间层)的自动化，包括广泛地采用加工中心(或数控技术)、自动引导小车(AGV)等．近10余年来，发达国家主要从具有全新制造理念的制造系统自动化方面寻找出路，提出了一系列新的制造系统。
如计算机集成制造系统、智能制造系统、并行工程、敏捷制造等。
二、先进制造技术的组成先进制造技术不是一般单指加工过程的工艺方法，而是横跨多个学科、包含了从产品设计、加工制造、到产品销售、用户服务等整个产品生命周期全过程的所有相关技术，涉及到设计、工艺、加工自动化、管理以及特种加工等多个领域，并逐步融合与集成。
可基本归纳为以下四个方面：一、先进的工程设计技术二、先进制造工艺技术三、制造自动化技术四、先进生产管理技术、制造哲理与生产模式五、发展。
微成形工艺设备及微型工厂的发展
术 和分 子装 配等 技 术 已经难 以满 足 微 型 零件 批
量 生产 的 需 求 ， 而具 有 优 质 高 效 、 精 度 、 成 高 低 本 、 合 大批 量生 产等 优点 的微 塑性 成形 在微 型 适
化产 品 的生 产 制造 上 独 具 优 势 。微 成 形 的典 型
工业 上 已经 能够 成形 小型 零件 。但 是 ， 在零
应用 有 ： 疗 领 域 的微 起 搏 器 、 助 听器 、 医 微 内窥 镜； 航空 电子 学 领域 的 电容性 加 速 器 传感 器 ， 计 算机 领 域 的铅 架 、 连 接 器 ， 电 子行 业 和微 机 微 微
械行 业 的 紧 固连 接 件 、 型 电机 、 型 螺钉 和 微 微 微 型插销 等 。近 年来 对 微 成 形 中和 材料 、 艺 、 工 工 模 具 以及 与之 相关 的尺 寸 效 应 等 问题 进 行 了大 量 的实验研 究 ， 取得 了 巨大 的成果 。微成 形应 用
关 键 词 ： 微 成 形 工 艺 微 型 工 厂 微 型 制造 系统 述 评
Ｄｅ ｅｏ ｖ ｌ ｐｍ ｅ ｔｏ ｉ ｒ ｆ ｒ ｉ ｏ ｅ ｓ ｓ ｎ ｆ Ｍ ｃ ｏ ｏ ｍ ｎｇ Ｐｒ ｃ ｓ ｅ Ｅｑ ｉ ｕ ｐｍ ｅ ｔ ａ ｄ Ｍ ｉ ｒ ｆ ｃ ｏ ｙ ｎ ｎ ｃｏ ａ ｔ ｒ
Ａｂ ｔａ ｔ ｓｒ ｃ ：Ｔｈｅ ｄ ｖ ｌ ｐｍｅ ｈ ｉｒ ｆ ｍ ｉ ｇ ｐｒ ｅ ｓ ｓ ｓ ｕｔｙ ａ ｌ ａ ｈｅ ｆ ｒ ｉ ｅ ｅｏ ｎｔｏｆｔ ｅ ｍ ｃ ｏ ｏｒ ｎ ｏｃ ｓ ｅ ｔ ｌ ｓ ｗｅ ｌ ｓ ｔ ｏ ｍ ｎｇ
ｍａ ｈ ｎ ｑ ｉ ｍ ｅ ｔｉ ｎ ｒ ｄ ｃ ｄ ｎ ｈ ｉｒ ｆ ｃ ｏ ｙ （ ｎ ａ ｕ ｅ ｍａ ｕ ａ ｔ ｒｎ ｙ ｔ ｍ ）ｉ ｃ ｉ ｅｅ ｕ ｐ ｎ ｓ ｉ ｔ ｏ ｕ ｅ ，ａ ｄ ｔ ｅ ｍ ｃ ｏ ａ ｔ ｒ ｍｉ ｉｔ ｒ ｎ ｆ ｃ ｕ ｉ ｇ ｓ ｓ ｅ ｓ
制备高精度微结构表面的技术研究及其应用
制备高精度微结构表面的技术研究及其应用一、引言自工业化以来，精密加工技术一直是制造业的重要基石。
然而，传统机械加工技术已经达到了极限，无法满足一些高精度加工要求。
而微纳米技术的发展为制备高精度微结构表面提供了新途径。
本文将介绍制备高精度微结构表面的技术研究及其应用。
二、相关技术1.微米级激光成形技术激光成形技术是一种制备微结构表面的重要方法。
通过使用激光束照射材料表面，使其局部熔化或挥发，同时使用计算机控制激光束的移动轨迹，从而制备出不同形状的微结构表面。
此外，通过调整激光功率、扫描速度、扫描间距等参数，可以控制微结构表面的精度和表面质量。
2.光刻技术光刻技术是一种制备微结构表面的主流方法之一。
该技术基于光敏材料的选择性曝光，通过控制曝光光源的光强、光斑大小和曝光时间等参数，制备出微米级的图案结构。
然后通过腐蚀、电解、喷雾等多种方法，将图案转移到目标基板上，形成复杂的微结构表面。
3.微米级电解加工技术微米级电解加工技术是通过在电解液中通过电极加工材料表面，制备出微米级的微结构表面。
该技术通过控制电极材料、电解液成分、电压、电流、加工时间等参数，可以制备出各种形状和大小的微结构表面。
此外，该技术还可以制备出复杂的三维微结构表面，如微流体通道、微型反应器等。
三、应用研究1.微电子学高精度微结构表面在微电子学领域具有广泛的应用。
例如，制备高精度光栅结构表面可用于光学检测系统中的位移测量、加速度测量等；制备高精度镜面结构表面可用于制备高精度的微光阑、光学平板等；制备高精度绝缘表面可用于制备高品质的场效应晶体管等。
2.生医学高精度微结构表面在生医学领域也有广泛的应用。
例如，制备微米级的生物传感器结构表面，可用于血糖检测、心肌梗死诊断等；制备微米级的微通道结构表面，可用于制备微型流控芯片、微型反应器等；制备微米级的表面纳米结构表面，可用于制备高品质的材料表面、生物医用材料等。
3.机械工程高精度微结构表面在机械工程领域也有广泛的应用。
金属(陶瓷)粉末注射成型技术(MIM).
金属(陶瓷粉末注射成型技术（Metal Powder Injection Molding，简称MIM）是一项新的制造技术，美国加州Parmatech公司于1973年发明，八十年代初欧洲许多国家以及日本也都投入极大精力开始研究该技术，并得到迅速推广。
特别是八十年代中期，这项技术实现产业化以来更获得突飞猛进的发展，每年都以惊人的速度递增。
到目前为止，美国、西欧、日本等十多个国家和地区有一百多家公司从事该工艺技术的产品开发、研制与销售工作。
日本在竞争上十分积极，并且表现突出，许多大型株式会社均参与MIM工业的推广，这些公司包括有太平洋金属、三菱制钢、川崎制铁、神户制钢、住友矿山、精工--爱普生、大同特殊钢等。
目前日本有四十多家专业从事MIM产业的公司，其MIM工业产品的销售总值早已超过欧洲并直追美国。
日本未来3至5年MIM产业的市场预计达20亿美元。
据不完全统计，1995年全世界MIM技术制作的销售额已突破4亿美元，预计2010年MIM 潜在市场为30亿美元。
到目前为止，全球已有百余家公司从事该项技术的产品开发、研制与销售工作，MIM技术也因此成为新型制造业中最为活跃的前沿技术领域，被世界冶金行业的开拓性技术，代表着粉末冶金技术发展的主方向。
中国MIM技术的研究始于1985年，由中国兵器工业五三研究所承担该课题，当时列入国家[七五]军用新材料重点预研计划，经十余年的探索，技术已基本成熟，并于1996年与上海金珠东方雪域企业有限公司合作成立了山东金珠粉末注射制造有限公司。
经过几年的发展，山东金珠公司完成了MIM技术由试验室水平向产业化发展的过程，应用技术更加成熟，能够大批量生产高精尖的军用、民用产品，制品水平已接近世界同期水平，并连续三年实现产值翻番，企业的发展呈现出良好的态势。
近年来，国内努力平衡对日贸易逆差大，掌握关键性零部件的制造技术和提升制造能力，一直是政府协助业者的重要工作之一。
本文对MIM技术、生产工艺过程、工艺特点、制品性能与成本分析以及工艺原材料应用范围进行介绍，希望对中国在精密零件制造上推广应用MIM技术的工作有所助益。
微成形尺寸效应
微成形尺寸效应微成形尺寸效应是指随着尺寸的减小，微型结构的力学性质、电学性质、热学性质和光学性质等均会发生变化的一种现象。
微成形尺寸效应的表现形式各异，但如何应对微成形尺寸效应是一个逐渐为人们所重视的问题。
随着科学技术的快速发展，微型科学技术已成为目前技术发展的重要方向之一。
微成形技术是微型科学技术的重要组成部分之一，其基本原理是通过制备单个晶体、膜材料或者纳米结构来实现微成形。
数据表明，当材料尺寸小于特定值时，其力学性质、电学性质和传导性质将会发生改变。
导致微成形材料性质变化的主要原因是表面效应和量子化效应。
表面效应是指材料表面上的原子与周围环境相互作用而发生的效应。
材料尺寸变小时，材料表面积增大，从而表面效应也就越来越显著。
微观颗粒表面的原子数目较少，原子间吸引力较强使表面处的原子调整位置更为频繁，这会导致材料表面与内部性质有所不同。
量子化效应是指微观小系统仅存在几个量子的状态。
当物体的尺寸小于一定大小时，材料电子不能够自由活动，其能量被限制在几个量子的状态之间游荡。
因此，当材料尺寸减小到与电子束缚的范围相当时，局域的能量准则与单个原子外电子能级之间出现能量间隙，导致材料的电学和热学性质的变化。
另一方面，材料尺寸减小导致材料间距减小，导致电和热传导的变化。
如何应对微成形尺寸效应是目前微成形技术所关注的问题。
一方面，研究者需要深入了解微成形尺寸效应的基本原理，了解材料在微观尺度下的各项物理性质的变化规律和特点，为应对微成形尺寸效应提供科学依据。
另一方面，研究者需要探索新的微成形材料，以更好地应对尺寸效应的影响。
新的微成形材料应该有比传统材料更优异的性能，并且需要在制备、加工和应用等方面具有优势，可用于微成形技术领域。
同时，也需要不断优化加工方法和设备，以满足材料尺寸和成形要求。
总之，微成形尺寸效应是微成形技术面临的一个最主要的问题之一。
研究者需要深入探讨微成形尺寸效应的基本原理，加强对微成形材料的研究，发展适合微成形用的新材料，不断完善微成形加工与设备，协同研究推动微成形技术发展。
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比（ ｈｉｇｈ ａｓｐｅｃｔ ｒａｔｉｏ） 的 零 件 和 较 高 强 度 的 板 料 ， 这 是因为局部加热使得所需的成形力降低。此外， 非热 效应激光加工技术可运用于微成形， 它是通过激光 脉冲产生震动波作为成形动能。Ｈ．Ｓ．Ｎｉｅｈｏｆｆ 等人［２３］ 通过受激准分子激光脉 冲 加 工 出 高 度 为 ２５０μｍ， 直 径 为 １．４ｍｍ 的 圆 屋 顶 形 状 零 件 ， 并 利 用 ＴＥＡ－ ＣＯ２ 激光脉冲对加工进行了改进， 其制件表面形状精确， 提高了成形角度。 ４．４ 微薄板数值模拟
测量实验几何参数， 代入有限元模型中才能够准确
模 拟 微 成 形 特 性［１３］。
微成形对设备要求也非常高， 传统的材料拉伸
实验机不能满足高精度要求， 获得微型坯料的材料
性 能 ， 因 此 ， 需 要 高 速 ＣＣＤ 相 机 和 高 精 度 三 坐 标 测
量仪， 才能准确计算材料拉伸应变。对于其他塑性成
ｃｒｏ－ ｅｘｔｒｕｓｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ） ， 模具装配在载荷单元容量为
２０００ 英磅装置中， 并利用 ＬＶＤ春 举 等 人［１６］针 对
微成形的特点（ 成
形设备在小行程
下实现载荷和位
移的精确控制） 研
图 ４ 用于超塑性挤压的微系统
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
３ 测量技术与设备
４ 微板料成形 ４．１ 微拉深成形
Ｓａｏｔｏｍｅ 等 人［１７］对 厚 度 为 ０．２ｍｍ 以 下 薄 板 进 行 微拉深成形特性研究， 特定开发了实验装置。冲头由 伺服电机和线性滚珠丝杠驱动， 冲头行程由计算机 控制。模具置于精确控制台上， ＣＣＤ 相 机 通 过 凹 模 孔捕获冲头位置， 冲头和凹模中心通过图像处理后， 驱动 Ｘ－ Ｙ 工作台以实现对中； 另外一个 ＣＣＤ 相机 用来确定试样和模具中心。直流伺服电机根据杠杆 原理施加压边力并由载荷单元进行检测。以相对冲 头直径 ＤＰ ／ｔ（ ＤＰ－ 冲头直径， ｔ－ 板料厚度） 作为重要实 验 参 数 并 指 定 １０ 到 １００ 之 间 。 基 于 相 似 理 论 检 测 ０．０５ｍｍ， ０．１ｍｍ， ０．２ｍｍ 和 １ｍｍ 厚 度 板 料 的 拉 深 性
的微型零件， 广泛运用于电子和微机械产品中， 如集
成电路引线框和紧固件（ 图 １） ［３］。光刻是一种先进的
微型零件加工技术， 尤其 ＬＩＧＡ 工艺可以高精确地
加工微型零
件， 但是其成
本太高， 而且
仅局限于几种
特定材料。
图 １ 引线框及微型零件
２ 尺度效应 运用传统塑性成形工艺加工金属微型零件， 必
和尺度效应的新方法。这些研究致力于发现一种定 量理论模型能够描述尺度效应并运用到有限元模拟 中去。Ｕ．Ｅｎｇｅｌ［８］针对双杯挤压实验， 基于 Ｗａｎｈｅｉｍ ／ Ｂａｙ［９］模 型 定 量 深 入 地 研 究 了 微 成 形 中 的 摩 擦 。 在 冷 挤压工艺中， 微成形中冲头压力系数增加一倍， 这是 由于摩擦产生的结果。 ２．２ 流动应力尺度效应
深入地研究，其理论与技术不断被创新， 并走向成熟。本文介绍了近年来微成形技术发展现状并进行了总结。
关键词： 机械制造， 微成形， 尺度效应， 数值模拟
中图分类号： ＴＧ３０１
文献标识码： Ａ
１ 绪论
随着现代工业的不断发展， 产品微型化趋势正
在增强， 有资料显示在过去七年内， 世界上微技术产
品交易额已经达到 １５０ 亿到 ３５０ 亿美元［１］。
表面层 晶粒
表面层 晶粒
几何测量技术对微成形非常重要， 通常大尺寸
和小尺寸工件， 要保持相同的精度等级非常困难。例
如 ， 误 差 为 ０．１％ 的 １００ｍｍ 坯 料 的 绝 对 误 差 为
０．１ｍｍ， 而 １ｍｍ 坯料相应误差要控制在 １μｍ 以内就
非常困难。微成形有限元模拟， 需要借助显微镜完成
ＲＥＶＩＥＷ 综 述
文章编号： １６７２－ ０１２１（ ２００７） ０３－ ００１９－ ０５
微成形技术发展现状
黄征宏， 邢 渊， 童忠财 （ 上海交通大学 国家模具 ＣＡＤ 工程研究中心， 上海 ２０００３０）
摘要： 随着产品微型化趋势的加强和现代加工业迅猛发展， 国内外专家和学者对微成形展开了广泛而
微成形是指以塑性加工的方法生产至少在二维
方 向 上 尺 寸 处 于 亚 毫 米 级 的 零 件 或 结 构 技 术［２］。它 继
承 了 传 统 塑 性 加 工 技 术 生 产 效 率 高 、材 料 利 用 率 高 、
力学性能好等优点， 可以采用各种塑性加工方法， 如
冲裁、拉伸、挤压和 弯 曲 等 ， 精 密 成 形 各 种 复 杂 形 状
收稿日期： ２００７－ ３－ ０６ 作者简介： 黄征宏（ １９８１－ ） ， 男， 硕士生， 主攻塑性加工工程技术
著增大而对工艺产生重要影响； 另外， 必须考虑重 力、表面张力和附着力等， 而在传统加工工艺中无需 考虑这些力。这些因素对尺度效应直接产生影响。 ２．１ 摩擦尺度效应
试样制备过程（ 如铸造、机械加工和热处理等工 艺） 对晶粒产生影响， 对于特征尺寸为微米量级试 样， 不能把晶粒视为等尺寸的； 表面粗糙度也是尺度 效应源之一， 因为表面粗糙度独立于试样尺寸， 只有 提高加工工艺才能降低表面粗糙度； 另外， 在有润滑 的条件下， 摩擦产生的尺度效应特别显著。
动部分采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。
直径 图 ３ 表面层模型 此外， 人们还发现， 在晶粒尺寸保持不变的条件 下， 随着坯料几何尺寸的减小， 流动的波动性和材料
流 动 非 均 匀 性 逐 渐 增 大 。 对 于 此 类 尺 度 效 应 ， Ｍ． Ｇｅｉｇｅｒ 和 Ｕ．Ｅｎｇｅｌ 等人［１１，１２］认为， 随着坯料尺寸减小， 变形区内的晶粒数目 减 少 ， 各 个 晶 粒 的 尺 寸 、形 状 、 取向、位置等的随机性表现出来更加显著， 对流动应 力和变形的影响增大， 从而导致材料流动非均匀性 增大， 坯料流动应力呈现出较大随机波动现象。
材料： 板厚： 拉深率： 冲头直径： 拉深深度： 拉深速度：
Ａｌ９９．５ １．０ｍｍ
１．８ ５０ｍｍ ２５ｍｍ ２５ｍｍ ／ ｓ
Ａｌ９９．５ ０．０２ｍｍ
１．８ １．０ｍｍ ０．５ｍｍ １．０ｍｍ ／ｓ
图 ５ 微型与常规拉深杯形件对比
４．２ 微增量薄板成形
Ｓａｏｔｏｍｅ［２１］对微增量薄板成形进行了研究， １０μｍ
Ｕ．Ｅｎｇｅｌ［４］按照等比例缩小进行圆环镦粗实验 研 究了微成形中的摩擦， 结果发现随着试件微型化增 加， 其摩擦增大。在后续深入研究中， 通过双杯挤压 实验不但证实了先前的发现， 而且表明基于力学－ 流 变学模型－ “开放润滑包和封闭润滑包”， 能够解释和 描述摩擦尺度效应［５，６］。如图 ２ 所示， 没有润滑剂条件 下， 其成形载荷全部作用在试件接触面上； 有润滑剂 时， 润滑剂承担了部分成形载荷， 使得接触面上的载 荷下降。对试件整体来说， 有润滑剂条件下摩擦系数 较无润滑剂的要小。随着试件的减小， 其封闭润滑包 所占比例显著减小， 因为试件边缘处在成形压力下， 无法保留润滑剂， 而开放润滑包的尺寸 ｓ 一定。故随 着试件尺寸的减小， 其开放润滑包所占比例 ２ｓ ／ｈ 增 大， 直到尺寸减小到表面凹坑无法储存润滑剂， 导致
Ｅｒｈａｒｄｔ 等 人［１８］对 微 拉 深 成 形 做 了 进 一 步 研 究 ， 提出了试样局部激光辅助加热。由于法兰是材料发 生高塑性应变区域， 精确控制激光加热法兰部位， 从 而提高成形性能。
为了研究微拉深中的摩擦对成形性能的影响， Ｆ．Ｖｏｌｌｅｒｔｓｅｎ 和 Ｚ．Ｈｕ 等人 设 ［１９，２０］ 计和制造了微拉深模 具。 其 冲 头 直 径 为 １ｍｍ， 圆 角 半 径 为 ０．１９ｍｍ， 凹 模 入 口 半 径 为 ０．１２ｍｍ。 利 用 该 模 具 ， 对 厚 度 为 ０．０２ｍｍ 的 Ａｌ９９．５ 薄 板 和 厚 度 为 ０．０２５ｍｍ 的 １．０３３５ 薄板分别进行了拉深实验。研究表明， 与常规 拉深相比， 压边摩擦力与成形载荷的比值较大。由于 冲头尺寸小， 成形过程中很难准确施加压边力， 而合 适的压边力可以防止起皱和底部拉裂， 从图 ５ 可以 清晰地看出， 微拉深法兰处出现起皱现象， 而大的拉 深件质量非常好。通过添加润滑剂对比实验， 随着润 滑剂量的增加， 微型拉深相应的摩擦系数较常规拉 深相应的摩擦系数减小迅速， 然而实际微成形中冲 头压力要比计算值大， 而常规拉深冲头压力与计算 值相等。由此可知， 微拉深中的绝对摩擦系数要大于 常规拉深中的摩擦系数， 因此， 控制法兰处和凹模入 模口圆角处的摩擦对拉深成形性能产生重要影响。
须考虑尺度效应问题， 如零件的尺寸和形状、晶粒的 大 小 和 位 置 取 向 、摩 擦 作 用 和 附 着 力 等 。它 使 得 传 统 的塑性加工工艺无法按相似理论比例缩小成形微型 零件。影响尺度效应的主要因素有： 材料属性， 工件 形 状 、尺 寸 及 表 面 特 征 等 。当 零 件 特 征 尺 寸 为 微 米 量 级时， 晶粒数量和缺陷减少， 位错效应发生变化， 材 料的塑性也随之改变； 零件的表面效应对尺度效应 发 生 显 著 影 响 ， 表 面 积 与 体 积 之 比 （ Ｓ ／Ｖ） 随 体 积 减 小而增大， 与特征尺寸成反比。摩擦在加工过程中显
厚 薄 板 通 过 直 径 为 １０μｍ 的 冲 头 逐 层 捶 击 成 形 ， 薄
板 通 过 具 有 伺 服 电 机 的 ３Ｄ－ ＣＮＣ 定 位 机 构 进 行 导
向， 定位精度可以达到 ０．２μｍ。
４．３ 激光辅助成形
Ｂａｌｅｎｄｒａ 和 Ｑｉｎ［２２］研究微冲压发现， 通过高能激