隨著納米技術(shù)的進步,產(chǎn)品不斷向微型化方向發(fā)展,特征尺寸為微米級的微機電
系統(tǒng)越來越受到人們的高度重視。
V)?x*R*T) =DF@kR[CH" 微機電系統(tǒng)(MEMS, Micro-Electro-Machanical Systems)包括微型機構(gòu)、微型
傳感器、微型執(zhí)行器和相應(yīng)的處理
電路等幾部分,MEMS已相繼應(yīng)用于精密機械、光電通訊、影像傳輸、生化醫(yī)療和信息儲存等領(lǐng)域,如微
齒輪、插頭式
光纖連接器、醫(yī)學用微量泵、
導光板、微
透鏡、內(nèi)窺鏡零件、微流控
芯片、細胞培養(yǎng)用微型容器,以及旋轉(zhuǎn)傳感器中的衍射光柵等都需要微型
模具。國際MEMS市場近年來獲得迅速發(fā)展,中國的MEMS市場增速也將加快,據(jù)有關(guān)
資料預(yù)測,至2011年我國MEMS的增速有望達到29.2%。
&' Nk2{ ]uj.uWD 所謂微型模具,如果從尺寸和制造精度上加以限定,則微型模具具有以下特征:成形制件尺寸微小,一般來說體積為1mm3左右;成形的微觀尺寸從幾微米到幾百微米,模具表面粗糙度Ra≤0.1μm,模具的制造精度≤1.0μm。
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(4u g6a3MJV` 微型模具不一定指體積微小的模具,在大體積的模具上有微結(jié)構(gòu)特征的部分,這一部分也可稱作微型模具,這種模具結(jié)構(gòu)的微小型腔部分,可在一個小體積的模塊上加工,然后把小模塊作為一個模塊嵌入大模具中,這不僅便于微小模具的微細加工,而且可以進行鑲塊更換,以提高整體模具的壽命。
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UVV>An {L2Gb(YLW 微型模具的制造難點在于微小型腔或微小凹凸結(jié)構(gòu)的加工,一般機械加工方法不能加工尺寸太小的零件,也就是說很難加工微結(jié)構(gòu)尺寸的微型模具,而且尺寸精度和表面粗糙度都達不到微型模具的要求,特別是機械加工的應(yīng)力對微型模具加工影響較大。雖然目前已開發(fā)了微細車削機床、微細銑削機床和微細磨削機床,但都有其局限性,很難適合微型模具的微型腔加工。而適合微型模具加工的主要是特種加工技術(shù),包括光制作技術(shù)、微細
電火花加工技術(shù)等。近年來發(fā)展的新型光制作技術(shù)——LIGA技術(shù),是深度X射線刻蝕、電鑄成型和塑料鑄模等技術(shù)的結(jié)合,是一種高精度微結(jié)構(gòu)的零件加工技術(shù),但LIGA只能加工柱狀的微結(jié)構(gòu),作為微型模具的加工手段也有一定的局限性。
;ijfI P+zI9~N[ 微細電火花加工在微細加工領(lǐng)域被廣泛采用,已成為微型模具加工方面一個重要的發(fā)展方向。微細電火花加工微型模具具有一系列優(yōu)點:
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1.低應(yīng)力。這一點對微型模具及微細結(jié)構(gòu)件加工特別重要,由于微細電火花加工是用微脈沖能量加工,所以比一般電火花加工的應(yīng)力更小,更適合于微型模具加工。
}~\].I6 woH3?zR 2.能加工高硬材料。這一點具有特殊的優(yōu)勢,可能是其他加工方法無法比擬的,它對提高微型模具的壽命具有重要意義。
{If2[4!z -Bwu$$0 3.能加工復雜微型腔模具。加工復雜微型腔取決于電極形狀,不像LIGA只能加工柱狀微結(jié)構(gòu)件,微細車削只適合加工回轉(zhuǎn)類微零件,微細磨削只適合加工溝槽類微結(jié)構(gòu)件等。
z_,]fd=o -I$txa/"| 4.無毛刺。微型模具的微型腔不允許有毛刺,有了毛刺要去毛刺也十分困難。
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