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纳米技术与精密工程 2010年第3期8卷 263-268页

作者：徐杰郭斌单德彬王春举李明星哈尔滨工业大学材料科学与工程学院哈尔滨150001 哈尔滨工业大学微系统与微结构制造教育部重点实验室哈尔滨150080

随着微机电系统的飞速发展,微孔类零件广泛应用于生物医疗、微电子以及纺织印染等领域中,要求尺寸精度高、断面质量和重复性好,并且能够实现低成本批量制造.微冲孔技术具有传统塑性加工工艺的优点,生产效率高,工艺简单,成形件性能好和... 详细信息

随着微机电系统的飞速发展,微孔类零件广泛应用于生物医疗、微电子以及纺织印染等领域中,要求尺寸精度高、断面质量和重复性好,并且能够实现低成本批量制造.微冲孔技术具有传统塑性加工工艺的优点,生产效率高,工艺简单,成形件性能好和精度高,非常适合微型零件的低成本批量制造.针对箔板微孔类零件,设计了一套精密微冲孔模具,采用微冲孔技术研究了冲裁条件对微冲孔工艺的影响规律.结果表明,微冲孔过程与传统冲裁类似,经由弹性变形阶段和塑性剪切阶段,最后断裂分离.微孔断面分布仍然包括圆角、光亮带、断裂带和毛刺.随着相对冲裁间隙的增加,最大剪切强度先降低后逐渐增加;随着冲裁速度的增加,铜箔微冲孔过程最大冲裁力和最大剪切强度逐渐减小,微孔断面光亮带高度增加,断面质量提高.最后,在最佳的冲孔工艺即冲裁间隙为5%、冲裁速度为20mm/s的条件下冲出直径为0.4mm质量良好的微孔.

关键词：微冲孔微孔 T2 铜箔

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铜箔电磁辅助微冲孔试验

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塑性工程学报 2014年第3期21卷 58-62页

作者：邓将华王威江星莹詹艳然福州大学机械工程及自动化学院福州350108

为实现铜箔微冲孔,以弹性体作为传力介质,采用试验方法研究弹性介质材料、厚度及驱动片厚度等参数对电磁辅助微冲孔的影响。结果表明,硅胶和聚氨酯橡胶适合于电磁辅助微冲孔,最佳厚度分别为3.0mm和1.0mm;驱动片厚度对磁场渗透和运动速... 详细信息

为实现铜箔微冲孔,以弹性体作为传力介质,采用试验方法研究弹性介质材料、厚度及驱动片厚度等参数对电磁辅助微冲孔的影响。结果表明,硅胶和聚氨酯橡胶适合于电磁辅助微冲孔,最佳厚度分别为3.0mm和1.0mm;驱动片厚度对磁场渗透和运动速度有较大影响。板料厚度相同时,微孔直径越小冲孔越困难,需要的能量越大;板料厚度越薄,相同能量下可冲出直径越小的孔;通过合理控制工艺参数,电磁辅助成形技术可在20μm的铜箔上冲出直径500μm的微孔。

关键词：电磁辅助成形铜箔微冲孔弹性介质

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紫铜箔材激光冲击微胀形/微冲孔工艺尺度效应实验研究

紫铜箔材激光冲击微胀形/微冲孔工艺尺度效应实验研究

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作者：张秀山东大学

学位级别：硕士

微型零件的广泛应用推动了微制造技术的发展,其中具有高效率、高加工精度等技术优势的激光冲击微成形成为研究热点之一。激光冲击微成形是利用冲击波力效应使材料在高应变率下发生塑性变形以获得微型零件。随着零件的微型化,其特征尺寸... 详细信息

微型零件的广泛应用推动了微制造技术的发展,其中具有高效率、高加工精度等技术优势的激光冲击微成形成为研究热点之一。激光冲击微成形是利用冲击波力效应使材料在高应变率下发生塑性变形以获得微型零件。随着零件的微型化,其特征尺寸由宏观尺度减小到微观尺度,尺度效应的出现使材料的力学性能不同于宏观尺寸下材料的力学性能,导致材料的塑性变形行为呈现出特殊的现象,影响微成形工艺过程和成形质量。因此,研究激光冲击微成形中的尺度效应问题对于明确尺度参数作用规律和提升微成形件质量具有重要的理论意义。本文采用实验的方法研究了激光冲击直接/间接微胀形和激光冲击直接/间接微冲孔中尺度效应、激光功率密度和橡胶对微成形质量的影响。主要工作及结论如下:(1)在激光冲击直接微胀形中,选择最大胀形高度、板厚分布、显微硬度、晶粒尺寸和表面形貌为微胀形件成形质量指标。以经过退火处理50μm的T2紫铜箔材为研究对象,分析了晶粒尺度效应和激光功率密度对微胀形件成形质量的影响,研究发现随着晶粒尺寸增加,提高了微胀形件的最大胀形高度,降低了板厚和显微硬度,而且板厚的显微硬度分布不均匀,增大了晶粒细化程度,但表面仍趋于粗化;随着激光功率密度增加,提高了微胀形件最大胀形高度,减小了板厚,提高了显微硬度,板厚和显微硬度分布都不均匀,晶粒略有细化,表面略有粗化。然而激光功率密度不能过高,否则微胀形件发生破裂失效。(2)在激光冲击间接微胀形中,微胀形件成形质量的评估指标同激光冲击直接微胀形。以经过退火处理8(0μm和100μm的T2紫铜为研究对象,探讨了晶粒尺度效应、特征尺度效应、橡胶以及激光功率密度对微胀形件成形质量的影响,研究发现晶粒尺寸和激光功率密度对微胀形件成形质量的影响规律与激光冲击直接微胀形工艺中一致;随着铜箔厚度的增加,微胀形件最大胀形高度和最大厚度减薄率降低,显微硬度提高。比较激光冲击直接/间接微胀形件可以发现,使用橡胶可以提高微胀形件的最大胀形高度和成形质量的稳定性,并且使微胀形件的板厚分布更均匀。(3)在激光冲击直接微冲孔中,以退火处理30μm的T2紫铜箔材为研究对象,研究晶粒尺度效应和激光功率密度对微冲孔件成形质量的影响,选取形状精度、尺寸精度和断面质量为评估成形质量的指标。通过激光冲击直接微冲孔的实验研究发现,随着晶粒尺寸增加,微冲孔件形状精度和尺寸精度降低,断面质量下降;随着激光功率密度增加,细晶铜箔微冲孔件形状精度会提高,然而粗晶铜箔微冲孔件形状精度并不能得到改善,微冲孔件断面质量没有显著改善,在某些情况下甚至会降低。(4)在激光冲击间接微冲孔中,以经过退火处理20μm、30μm、40μm和50μm的T2紫铜箔材为对象,研究晶粒尺寸效应、特征尺寸效应、工艺尺寸效应、橡胶以及激光功率密度对微冲孔件成形质量的影响,微冲孔件成形质量的评估指标同激光直接冲击微冲孔。通过激光冲击间接微冲孔的实验研究发现,晶粒尺度效应和激光功率密度对微冲孔件成形质量的影响与激光冲击直接微冲孔一致;同时发现了上述四种厚度铜箔微冲孔件的形状精度都较高,圆度在20μm～55μm之间变化:然而当凹模直径小1.6mm时,随着铜箔厚度增加微冲孔件的形状精度降低,当凹模直径大于1.6 mm时,铜箔厚度变化对微冲孔件的形状精度基本无影响;此外,当凹模直径等于1.0 mm时,微冲孔件的尺寸精度都很低,当凹模直径大于1.0mm时,30μm铜箔微冲孔件的尺寸精度最高,而凹模直径的变化对尺寸精度几乎没影响。比较激光冲击直接/间接微胀形件可以发现,使用橡胶可以提高微冲孔件的形状精度和尺寸精度。

关键词：激光冲击尺度效应橡胶微胀形微冲孔

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紫铜箔材激光冲击微冲孔中晶粒尺度效应的实验研究

紫铜箔材激光冲击微冲孔中晶粒尺度效应的实验研究

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创新塑性加工技术，推动智能制造发展——第十五届全国塑性工程学会年会暨第七届全球华人塑性加工技术交流会

作者：郑超季忠宋立彬栾贻国山东大学

针对激光冲击微冲孔工艺中的晶粒尺度效应问题,利用影像测量仪和扫描电镜检测了紫铜箔材不同初始晶粒尺寸时的微孔轮廓精度及断面形貌,分析了初始晶粒尺寸对微孔成形质量的影响规律。实验结果表明,在相同激光功率密度时,随初始晶粒尺寸... 详细信息

针对激光冲击微冲孔工艺中的晶粒尺度效应问题,利用影像测量仪和扫描电镜检测了紫铜箔材不同初始晶粒尺寸时的微孔轮廓精度及断面形貌,分析了初始晶粒尺寸对微孔成形质量的影响规律。实验结果表明,在相同激光功率密度时,随初始晶粒尺寸增大,圆度误差均增大,微孔轮廓精度降低;增强激光功率密度能在一定范围内提高微孔轮廓精度,但在初始晶粒尺寸近似等于箔材厚度条件下的轮廓精度反而变差。与准静态微冲孔工艺获得的微孔断面形貌不同,高应变率下微孔断面由圆角、剪切区和毛刺组成;随初始晶粒尺寸增大,圆角和毛刺均增大,剪切区比例减小,断面质量恶化;增强激光功率密度并未明显改善微孔的断面质量,说明初始晶粒尺寸对微孔断面质量起主导作用。

关键词：晶粒尺度效应激光冲击微冲孔断面形貌轮廓精度

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SUS304不锈钢封装板微冲压工艺研究

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材料科学与工艺 2015年第3期23卷 12-17页

作者：郝智聪徐杰单德彬郭斌微系统与微结构制造教育部重点实验室(哈尔滨工业大学) 哈尔滨150080 哈尔滨工业大学材料科学与工程学院哈尔滨150001

为实现不锈钢封装板件的高效率低成本批量化制造,开展了不锈钢薄板微冲压工艺研究.设计了集自动送料、辅助定位、落料、微冲孔以及微拉深于一体的高效、复杂、高精度封装板级进模具装置,分析成形条件对成形质量的影响规律,确定最佳工艺... 详细信息

为实现不锈钢封装板件的高效率低成本批量化制造,开展了不锈钢薄板微冲压工艺研究.设计了集自动送料、辅助定位、落料、微冲孔以及微拉深于一体的高效、复杂、高精度封装板级进模具装置,分析成形条件对成形质量的影响规律,确定最佳工艺参数.同时,进行了不锈钢封装板抗冲击性能测试.结果表明:采用该复杂一体化级进式微冲压成形模具装置,制造出质量良好的不锈钢封装板件,成形效率可达1 120件/h;在超过47 800 g的超负荷条件下,封装板表面平整,未出现明显变形,能够满足机械性能要求.采用这种高效率微冲压成形技术,能够解决微型构件的尺寸精度,提高微型构件的力学性能,有效降低生产成本,实现了封装板件的高效率低成本批量化制造.

关键词：微冲孔微拉深封装板不锈钢批量化制造

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H62薄板电磁冲孔数值模拟与试验研究

H62薄板电磁冲孔数值模拟与试验研究

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作者：王威福州大学

学位级别：硕士

近年,众多产业对微型零件的需求与日俱增,其中微型孔是最常见的组件,在电子设备和精密仪器等行业应用广泛。电磁微冲压技术只需单个模具,工装简单,模具制造成本低,且无凸凹模配合等问题,成为潜在的加工方法。本文采用数值模拟和试验分... 详细信息

近年,众多产业对微型零件的需求与日俱增,其中微型孔是最常见的组件,在电子设备和精密仪器等行业应用广泛。电磁微冲压技术只需单个模具,工装简单,模具制造成本低,且无凸凹模配合等问题,成为潜在的加工方法。本文采用数值模拟和试验分析相结合的方法对H62薄板电磁微冲孔进行研究。基于有限元分析软件ANSYS,提出3D多场耦合有限元分析方案,通过编制用户子程序实现了节点磁场力在不同物理场间的传递。通过单向拉伸试验研究了H62薄板的尺寸效应,分析了晶粒尺寸、试样厚度及其比值对流动应力的影响。建立了准静态下H62薄板的本构关系,通过引入应变率修正因子,使其适用于高速成形。基于弹塑性理论对该本构方程进行了二次开发,给出理论推导过程,并通过试验对比验证了该模型的准确性。利用建立的模拟方案和二次开发的材料模型对电磁微冲孔过程进行了有限元分析。结果表明,驱动片受到的磁场力呈梯度分布,磁场力沿周向分布较为一致,沿径向分布不均匀。在驱动片中径偏外侧位置节点磁场力最大,往两侧逐渐减小。坯料周向变形较均匀,径向位置差异明显,中径偏外侧变形最大,最容易实现冲孔。采用不同弹性介质和不同厚度的驱动片对H62薄板进行了电磁微冲孔试验。结果表明,聚氨酯橡胶和硅胶均适合作弹性介质,最佳厚度分别为1 mm和3 mm,驱动片最佳厚度为6mm。合理控制工艺参数,电磁微成形技术可以在20μm的H62坯料上冲出直径500μm的微孔。板料厚度相同时,微孔直径越小,冲孔越困难,需要能量越大;随着板料厚度减小,在相同能量下,可冲出直径越小的孔。成形过程中材料在拉应力和剪切力的复合作用下产生减薄缩颈,直至拉伸断裂,且热处理后坯料的断口截面质量好于原始坯料。

关键词：电磁成形多场耦合尺寸效应微冲孔材料模型

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基于Micro-EDM微型模具原位制造及表面抛光工艺研究

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作者：郝智聪哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

随着MEMS技术的迅速发展，作为微型零件中十分重要的一类，微孔类零件广泛应用于生物医疗、航空航天、印染纺织及微电子等各个领域。微冲孔技术利用塑性变形成形微孔类零件，具有成形质量好、加工效率高和成本低的优点。然而随着微孔直... 详细信息

随着MEMS技术的迅速发展，作为微型零件中十分重要的一类，微孔类零件广泛应用于生物医疗、航空航天、印染纺织及微电子等各个领域。微冲孔技术利用塑性变形成形微孔类零件，具有成形质量好、加工效率高和成本低的优点。然而随着微孔直径越来越小，微型模具的定位精度和同轴度难以保证，冲裁间隙的不均匀性导致微冲孔加工已经很难达到精度和质量的要求。本文在现有微冲压设备上，设计了一台基于微细电火花微型模具原位制造的微冲压系统，可以利用微细电火花原位加工微型模具并进行微冲孔加工，解决了微冲孔过程中微型模具同轴度及冲裁间隙均匀性的关键技术，实现了微孔类零件的高质量、高精度制造。基于微细电火花加工工艺，提出并确定了电火花主轴系统的结构方案，根据微冲孔工艺，设计了具有精密导向、弹性压边的模具结构，对关键部件进行了理论计算和强度校核，利用Ansys Workbench进行有限元仿真，利用Solidworks2010进行了总体三维设计，并确定了原位制造的工艺流程。根据微细电火花加工原理，通过微细电火花微冲头及凹模孔加工试验，研究了放电参数对加工速度及电极损耗的影响规律。结果表明，各放电参数对微细电火花加工的影响是综合性的，不能侧重某一个工艺指标，本文通过协调考虑各工艺指标，确定了最佳的工艺参数，利用微细电火花原位加工出尺寸精度高、同轴度好的微型模具。由于电火花加工的工件表面存在变化层，对微冲头的性能有不利影响。采用电化学-等离子复合抛光工艺对硬质合金材质的微冲头的表面变化层进行去除及抛光，研究不同参数对电化学抛光及等离子抛光效果的影响规律，确定了最佳的工艺参数，成功使微冲头的表面粗糙度Ra值由0.62μm降为90nm,Rz值由5.15μm降为0.92μm。利用制得的高质量微型模具进行了SUS304不锈钢箔微冲孔工艺试验，成功得到100μm的微孔件，并进行了微孔质量评价和冲头失效分析，结果表明，得到的微孔精度高、表面质量好。

关键词：微细电火花微冲孔原位制造表面抛光硬质合金

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