第三章 先进制造工艺技术n教程文件.ppt

3.3.4超精密加工的应用 更高效率，更高精度 大型化，微型化 加工检测一体化 机床向多功能模块化方向发展 新原理、新方法、新材料的不断发展 3.4微细加工技术 3.4.1微机械概述 3.4.2微细加工概述 3.4.3微细加工相关技术 3.4.4微细加工的发展与趋势 3.4.1 微机械概述 微型机械的概念由Richard PF于1959年提出，第一个硅微型压力传感器于1962年问世。 1994年美国国防部将MEMS列为关键技术。德国首创的LIGA为MEMS的发展提供了新的技术手段。微机械按照尺寸特征分为：1～10mm的微小机械；1um～1mm的微机械；1nm～1um的纳米机械。 制造微机械常用的微细加工，又可以分为：微米级微细加工，亚微米级微细加工和纳米级微细加工等 微机械的基本特征 体积小，精度高，重量轻 性能稳定，可靠性高 能耗低，灵敏度和工作效率高 多功能，智能化 适应于大批量生产，制造成本低 微机械研究内容 理论基础 微电子学、微机械学、微光学、微动力学、微流体力学、微热力学、微摩擦学、微结构学、微生物学等共同构成了微机械研究的理论基础。 技术基础 微机械设计、微机械材料、微细加工、微装配与封装、集成技术、微测量、微能源、微系统控制等 应用研究 微机械在精密仪器、医疗卫生、生物工程，特别在空间狭小、操作精度高、功能高度集成的航空航天机载设备领域有着巨大应用潜力。如微型传感器、微型执行器、微型光机电器件和系统、微型机器人、微型飞行器、微型动力系统等。 3.4.2微细加工概述 微细加工技术指制作微机械或微型装置的加工技术。 微细加工是指加工尺度为微米级范围的加工方式，是MEMS发展的重要基础，它起源于半导体制造工艺。广义的微细加工方式十分丰富，包含了微细机械加工，各种现代特种加工，高能束加工等方式。 Insert text here Insert text here Insert text here Insert text here Insert text hre 结合加工 变形加工 材料处理 材料改性 分离加工 加工类型 微细加工特点 从加工对象看，微细加工不但加工尺度小，而且被加工对象的整体尺寸也很微小。 必须针对不同对象和加工要求，具体考虑不同的加工方法和手段 微细加工在加工目的、加工设备、制造环境、材料选择与处理、测量方法和仪器等方面有特殊的要求。 3.4.3 微细加工相关技术 ◆ 超微机械加工 ◆ 光刻加工 ◆ 刻蚀技术 ◆ LIGA技术 ◆ 薄膜制备技术 ◆ 牺牲层技术 ◆ 分子装配技术 ? 微型超精密加工机床机构示意图 光刻技术 Raith E-LINE电子束光刻机 离子刻蚀技术 LIGA 技术 薄膜制备技术 离子溅射镀膜机 3.4.4微细加工的发展与趋势 加工方法的 多样化 提高微细加工 的经济性 加工材料的 多样化 加快微细加工 机理的研究 微细加工的发展与趋势 3.5快速原型制造技术 3.5.1快速原型制造技术概述 3.5.2快速原型制造的定义与特征 3.5.3快速原型制造相关技术 3.5.4快速原型制造的应用 3.5.1快速原型制造技术概述 随着制造业竞争的日益加剧，产品的开发速度和制造技术的柔性变得十分关键，从技术角度，计算机科学、CAD技术、材料科学、激光技术的发展和普及成为新的制造技术产生奠定了基础。 快速原型技术于20世纪80年代在美国问世，并很快完成了数种RPM工艺技术的研究，开发与商品化过程。目前，全球有数十种RPM工艺技术，1995年市场增长率为49％，1996年RPM设备市场销售额大4.2亿美元，1998年达10亿美元。 3.5.2快速原型制造的定义与特征 RPM技术是集CAD技术、数控技术、材料科学、机械工程、电子技术和激光等技术于一体的综合技术，是实现从零件设计到三维实体原型制造的一体化系统技术，它采用软件离散－材料堆积的原理实现零件的成形过程，原理如图所示： 其工艺流程为： 零件CAD数据模型的建立 数据转换文件的生成 分层切片 层片信息处理 快速堆积成形 （1）零件CAD数据模型的建立 设计人员可以应用各种三维CAD造型系统，将构思的零件概念模型转换为三维CAD数据模型，也可通过激光扫描仪、核磁共振图像等方法对三维实体进行反求，获取三维数据，以此建立实体的CAD模型。 （2）数据转换文件的生成 由三维造型系统将零件CAD数据模型转换成一种可以被快速成型系统接受的数据文件。 （3）分层切片 分层切片处理是根据成型工艺的要求，按照一定的离散规则将实体模型离散为一系列有序的单元。 （4）层片信息处