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微细塑性成形 一.概念与技术背景 基础研究 基础研究 基础研究 基础研究 基础研究 问题与挑战 前景展望 参考文献 [1] 苑伟政,李晓莹.微机械及微细加工技术[J].机械科学与技术, 1997, 16 (3) [2] 李经天，董湘怀，黄菊花.微细塑性成形研究[J].塑性工程学报，2004,11（4） [3] 李经天.微细塑性成形实验技术研究[P].2004 [4] 付佳伟,齐乐华,周计明,张 彬,杨 方.微挤压成形系统的设计与实现[J].塑性工程学报，2010,17（1） [5] 陆广华，王 匀，董培龙，朱永书，袁国定.微拉深成形现状及其发展[J].机械设计与制造，2008,4 [6] 马智慧,董湘怀,梅琼风,申 昱.微细塑性成形工艺实现及必威体育精装版研究进展[J].Die and Mould Technology,2008,3 [7] 张军.微细塑性成形实验方法及技术研究[P].2005 参考文献 [8] 李经天，董湘怀.微细塑性成形中第I类尺度效应的研究[J].中国机械工程，2005,16（2） [9] 王世明，彭林法，来新民.微挤压成形工艺仿真建模与分析[J]机械制造，2006,44（505） [10] Leopold J. Foundations of Micro Forming. Proceedings of the 6th ICTP, Berlin, 1999 [11] Geiger M，Kleiner M，Eckstein R，et al．Microforming．Annals of the CIRP，2001，50：445～462 [12] Geiger M，Eckstein R．Microforming．Advanced Technology of Plasticity，Proceedings of the 7th ICTP，Yokohama，2002，Vol.1：327～338 * 由于尺度效应的存在，一些力学概念需要重新作出科学的定义和表述。 述。 微细塑性成形 2012级机械类创新班 徐笑天 概念与技术背景 1 基础研究 2 问题与挑战 3 前景展望 4 微细塑性成形技术是采用塑性变形的方式来成形微型零件的工艺方法，通常成形零件的尺寸或其特征尺寸至少在两个方向上小于1mm，采用弯曲、冲裁、拉深、锻造、模压等塑性加工方法，成形出多种复杂形状的微小零件，成形件的最小尺寸可以达到微米量级，非常适合于微型零件的制造。 微机电系统和微系统技术的 发展对微型零件需求量增大 传统微型零件制造工艺无法满足要求 微结构学的发展提供了理论支持 微细塑性 成形技术 基础研究 一、尺度效应与摩擦系数 随着产品的微型化，材料的那些在宏观加工中与尺度无关的力学量,在微尺度下尺寸已不再是独立的,而是表现出对尺寸的依赖性，这就是所谓的尺度效应(Size effects)。 Tiesler等用环形压缩实验方法观察到,随着试件尺寸减小，摩擦系数增加。Tiesler和Engel 通过双杯挤压实验研究证实了这一结论。 图1. 双杯实验 图2.微挤压成形系统原理图 二、微挤压 图3.装置变形过程示意图 图4.微挤压成形模具 图5.不同预紧力下微型齿轮成形结果 三、微拉深 图6.板料微拉深装置示意图 四、微冲裁与与微压印 图7. 微冲压加工的引线框 图8. 黄铜的微冲孔 五、超塑性成形 超塑性成形是指在特定的条件下，即在低的应变速率，一定的变形温度（约为热力学融化温度的一半)和稳定而细小的晶粒度（0.5~5微米）的条件下，某些金属或合金呈现低强度和大拉伸率的一种特性。 图9. 非晶态材料的超塑性压印成形 图10. 超塑性反挤压成形微齿轮凹模 图11. 超塑性反挤压成形微齿轮 图12. 微超塑性反挤压成形系统 六、无模成形 图13. 日本研制的无模微成形系统 图14. 无模成形系统加工出的微型试件（仿汽车外壳）的SEM图 微细塑性成形工具的制造 合适的测量和检测工具 尺寸精度与表面质量 优良的加工环境 建立微尺度下的理论框架 建立完整的微细成形理论体系 理论框架 逐步代替以光刻、化学刻蚀、LIGA技术为主的传统微加工技术 取代传统 航空航天、医疗器械、生物、军事等领域 广泛应用 技术就是财富 市场潜力 * 由于尺度效应的存在，一些力学概念需要重新作出科学的定义和表述。 述。 * *