由于各種微型，高精密器械的需求，微型模具及時(shí)得到了發(fā)展。本文介紹了微型零件的應(yīng)用實(shí)例及其制造方法。
在產(chǎn)品組合中，零件可按尺寸大小分為微型、小型、中型、大型及超大型五種。目前，中間尺寸零件，即小型、中型和大型的零件，通過(guò)各種加工方法基本上都能完成，至于其它兩個(gè)極端的尺寸零件，即微型和超大型的零件，在加工成形、檢驗(yàn)尺寸和傳送運(yùn)輸方面都存在著各種各樣的問(wèn)題。越來(lái)越精密化的巿場(chǎng)趨勢(shì)，對(duì)生產(chǎn)企業(yè)進(jìn)一步提出了更高的技術(shù)要求。
微型零部件的應(yīng)用實(shí)例
綜合國(guó)內(nèi)外資料報(bào)道，已在微機(jī)電、通信、電子、攝像機(jī)、醫(yī)療儀器及裝置、宇航及軍工等領(lǐng)域中，不斷地從設(shè)計(jì)、試制，直到完成產(chǎn)品。微型零部件的應(yīng)用介紹如下：
微型齒輪
直齒圓柱齒輪尺寸是：
模數(shù)：m = 0.2
齒數(shù)：z = 6
分度圓直徑：d = m×z = 0.2×6 = 1.2mm
齒頂高：ha = m = 0.2mm
齒根高：hf = 1.25 m = 1.25×0.2 = 0.25mm
齒高：h = 2.25 m = 2.25×0.2 = 0.45mm
齒頂圓直徑：da = m（z +2） =0.2（6+2） =1.6mm
齒根圓直徑：df = m（z-2.5） = 0.2（6-2.5）= 0.7mm
圖2所示為1mm微馬達(dá)的照片，右邊是一粒芝麻來(lái)作大小比較，旋轉(zhuǎn)時(shí)最大轉(zhuǎn)速為18,000 rpm，僅為12.5 mg 。
圖3所示為2mm微減速器的照片，齒輪模數(shù)為 0.03，減速比為4.42。該減速器是目前國(guó)際上模數(shù)最小的行星齒輪減速器。
美國(guó)某國(guó)家實(shí)驗(yàn)室研制出由六個(gè)微細(xì)密碼齒輪組成的微型電腦密謀鎖，齒輪直徑僅是300μm，齒輪是由電磁動(dòng)力推動(dòng)，外形尺寸（長(zhǎng)、寬）為9mm×4mm，目前是世界上最小、最牢固的微型電腦密碼鎖。
微型汽車
圖4所示為外形尺寸2 mm×2 mm×3mm （高、寬、長(zhǎng) ）的微型汽車照片，以2個(gè)直徑2mm微馬達(dá)作為驅(qū)動(dòng)器，能負(fù)重170 mg行駛。
圖5所示為微型泵照片，用直徑2mm微馬達(dá)作為驅(qū)動(dòng)源，最大流量達(dá)12.6 ml/min， 泵體直徑為4 mm。
荷蘭最新研制出世界上最小的微型攝影飛機(jī)，翼展長(zhǎng)4英寸（10cm），重量?jī)H3 g，它看上去更像是一只蜻蜓，尤其是拍打翅膀飛行時(shí)的樣子。它可以攜帶微型攝影儀，將實(shí)時(shí)觀測(cè)到視頻景象傳輸?shù)降孛媛?lián)絡(luò)站。
微型直升飛機(jī)
圖6所示為目前世界上重量最輕的微型直升機(jī)外形照片，右上角用一顆長(zhǎng)生果來(lái)作大小比較，機(jī)長(zhǎng)18mm，高度5mm，重量100mg，以二個(gè)直徑作為2mm微馬達(dá)作為驅(qū)動(dòng)器，能離地垂直飛行。
它由納米晶體制成的活性復(fù)合材料制作，可放置微型攝像機(jī)，集成電腦芯片，裝在人體頭腦上部，通過(guò)這兩個(gè)部件將攝像信號(hào)轉(zhuǎn)化成電脈沖來(lái)刺激大腦的振葉神經(jīng)，完成實(shí)現(xiàn)可視功能。 當(dāng)前，因單件制作的成本昂貴，若通過(guò)模具進(jìn)行生產(chǎn)，其加工成本明顯下降。
微型零件的制造方法
眾所周知，我們?cè)诰?、?fù)雜、組合、多功能復(fù)合模和高速多工位級(jí)進(jìn)模，連續(xù)復(fù)合精沖模，高強(qiáng)度厚板精沖模，子午線輪胎活絡(luò)模具等方面已有很大的進(jìn)展和成就；對(duì)于航空航天、高速鐵路、電子和通信、城巿軌道交通、船舶、導(dǎo)彈及火箭等領(lǐng)域要求的高溫、高速、高壓、高強(qiáng)度、高韌度、高耐磨性材料的新的成形工藝及模具制造也已有重大的突破。據(jù)國(guó)內(nèi)外資料報(bào)道，微型零件的制造方法主要有：
微擠壓成形法
20 世紀(jì) 90 年代出現(xiàn)了應(yīng)用傳統(tǒng)塑性加工工藝制備微型零件的微塑性成形技術(shù)，可用于生產(chǎn)至少在兩維方向上尺寸處于1 mm以下的零件，利用這一技術(shù)制備的微型零件具有高精度、高生產(chǎn)效率、低成本、凈成形等優(yōu)點(diǎn)，并已大量應(yīng)用于微電子、微機(jī)械等行業(yè)當(dāng)中。因此，微塑性成形已成為微器件制造領(lǐng)域的關(guān)鍵技術(shù)。
微成形模具（見(jiàn)圖7）主要由凸模與凹模組成。設(shè)計(jì)時(shí)借鑒了傳統(tǒng)模具的設(shè)計(jì)方法，并結(jié)合微成形裝置的尺寸和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，在保證微成形模具具有足夠強(qiáng)度的前提下，選擇適合裝置的模具尺寸。凹模與裝置本體采用六角螺栓固定，為便于擠出件的退出，凹模采用橫向分割式，即將凹模分為上半凹模與下半凹模，為避免擠出時(shí)材料流入兩半凹模配合表面的間隙，應(yīng)對(duì)兩個(gè)配合表面進(jìn)行磨光處理。通過(guò)改變凸模與凹模型腔的形狀，尺寸及結(jié)構(gòu)，還可以成形其他不同三維結(jié)構(gòu)的微型零件，從而擴(kuò)大成形系統(tǒng)的應(yīng)用范圍。
在產(chǎn)品組合中，零件可按尺寸大小分為微型、小型、中型、大型及超大型五種。目前，中間尺寸零件，即小型、中型和大型的零件，通過(guò)各種加工方法基本上都能完成，至于其它兩個(gè)極端的尺寸零件，即微型和超大型的零件，在加工成形、檢驗(yàn)尺寸和傳送運(yùn)輸方面都存在著各種各樣的問(wèn)題。越來(lái)越精密化的巿場(chǎng)趨勢(shì)，對(duì)生產(chǎn)企業(yè)進(jìn)一步提出了更高的技術(shù)要求。
微型零部件的應(yīng)用實(shí)例
綜合國(guó)內(nèi)外資料報(bào)道，已在微機(jī)電、通信、電子、攝像機(jī)、醫(yī)療儀器及裝置、宇航及軍工等領(lǐng)域中，不斷地從設(shè)計(jì)、試制，直到完成產(chǎn)品。微型零部件的應(yīng)用介紹如下：
微型齒輪
直齒圓柱齒輪尺寸是：
模數(shù)：m = 0.2
齒數(shù)：z = 6
分度圓直徑：d = m×z = 0.2×6 = 1.2mm
齒頂高：ha = m = 0.2mm
齒根高：hf = 1.25 m = 1.25×0.2 = 0.25mm
齒高：h = 2.25 m = 2.25×0.2 = 0.45mm
齒頂圓直徑：da = m（z +2） =0.2（6+2） =1.6mm
齒根圓直徑：df = m（z-2.5） = 0.2（6-2.5）= 0.7mm
圖1 圓柱齒輪尺寸
圖2所示為1mm微馬達(dá)的照片，右邊是一粒芝麻來(lái)作大小比較，旋轉(zhuǎn)時(shí)最大轉(zhuǎn)速為18,000 rpm，僅為12.5 mg 。
圖2 微馬達(dá)
圖3所示為2mm微減速器的照片，齒輪模數(shù)為 0.03，減速比為4.42。該減速器是目前國(guó)際上模數(shù)最小的行星齒輪減速器。
圖3 微減速器（右為芝麻）
美國(guó)某國(guó)家實(shí)驗(yàn)室研制出由六個(gè)微細(xì)密碼齒輪組成的微型電腦密謀鎖，齒輪直徑僅是300μm，齒輪是由電磁動(dòng)力推動(dòng)，外形尺寸（長(zhǎng)、寬）為9mm×4mm，目前是世界上最小、最牢固的微型電腦密碼鎖。
微型汽車
圖4所示為外形尺寸2 mm×2 mm×3mm （高、寬、長(zhǎng) ）的微型汽車照片，以2個(gè)直徑2mm微馬達(dá)作為驅(qū)動(dòng)器，能負(fù)重170 mg行駛。
微型汽車
圖5所示為微型泵照片，用直徑2mm微馬達(dá)作為驅(qū)動(dòng)源，最大流量達(dá)12.6 ml/min， 泵體直徑為4 mm。
微型泵
荷蘭最新研制出世界上最小的微型攝影飛機(jī)，翼展長(zhǎng)4英寸（10cm），重量?jī)H3 g，它看上去更像是一只蜻蜓，尤其是拍打翅膀飛行時(shí)的樣子。它可以攜帶微型攝影儀，將實(shí)時(shí)觀測(cè)到視頻景象傳輸?shù)降孛媛?lián)絡(luò)站。
微型直升飛機(jī)
圖6所示為目前世界上重量最輕的微型直升機(jī)外形照片，右上角用一顆長(zhǎng)生果來(lái)作大小比較，機(jī)長(zhǎng)18mm，高度5mm，重量100mg，以二個(gè)直徑作為2mm微馬達(dá)作為驅(qū)動(dòng)器，能離地垂直飛行。
圖6 微型直升飛機(jī)
它由納米晶體制成的活性復(fù)合材料制作，可放置微型攝像機(jī)，集成電腦芯片，裝在人體頭腦上部，通過(guò)這兩個(gè)部件將攝像信號(hào)轉(zhuǎn)化成電脈沖來(lái)刺激大腦的振葉神經(jīng)，完成實(shí)現(xiàn)可視功能。 當(dāng)前，因單件制作的成本昂貴，若通過(guò)模具進(jìn)行生產(chǎn)，其加工成本明顯下降。
微型零件的制造方法
眾所周知，我們?cè)诰?、?fù)雜、組合、多功能復(fù)合模和高速多工位級(jí)進(jìn)模，連續(xù)復(fù)合精沖模，高強(qiáng)度厚板精沖模，子午線輪胎活絡(luò)模具等方面已有很大的進(jìn)展和成就；對(duì)于航空航天、高速鐵路、電子和通信、城巿軌道交通、船舶、導(dǎo)彈及火箭等領(lǐng)域要求的高溫、高速、高壓、高強(qiáng)度、高韌度、高耐磨性材料的新的成形工藝及模具制造也已有重大的突破。據(jù)國(guó)內(nèi)外資料報(bào)道，微型零件的制造方法主要有：
微擠壓成形法
20 世紀(jì) 90 年代出現(xiàn)了應(yīng)用傳統(tǒng)塑性加工工藝制備微型零件的微塑性成形技術(shù)，可用于生產(chǎn)至少在兩維方向上尺寸處于1 mm以下的零件，利用這一技術(shù)制備的微型零件具有高精度、高生產(chǎn)效率、低成本、凈成形等優(yōu)點(diǎn)，并已大量應(yīng)用于微電子、微機(jī)械等行業(yè)當(dāng)中。因此，微塑性成形已成為微器件制造領(lǐng)域的關(guān)鍵技術(shù)。
微成形模具（見(jiàn)圖7）主要由凸模與凹模組成。設(shè)計(jì)時(shí)借鑒了傳統(tǒng)模具的設(shè)計(jì)方法，并結(jié)合微成形裝置的尺寸和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，在保證微成形模具具有足夠強(qiáng)度的前提下，選擇適合裝置的模具尺寸。凹模與裝置本體采用六角螺栓固定，為便于擠出件的退出，凹模采用橫向分割式，即將凹模分為上半凹模與下半凹模，為避免擠出時(shí)材料流入兩半凹模配合表面的間隙，應(yīng)對(duì)兩個(gè)配合表面進(jìn)行磨光處理。通過(guò)改變凸模與凹模型腔的形狀，尺寸及結(jié)構(gòu)，還可以成形其他不同三維結(jié)構(gòu)的微型零件，從而擴(kuò)大成形系統(tǒng)的應(yīng)用范圍。
圖7 微成形模具
微擠壓成形作為一種近凈成形技術(shù)，在難加工材料及復(fù)雜構(gòu)件的加工中具有明顯的優(yōu)點(diǎn)。目前，國(guó)外對(duì)該技術(shù)的成形裝置研究已取得了突破性的成果。
照相腐蝕法
因微米與納米之間的零件尺寸，采用常規(guī)的機(jī)械加工方法是無(wú)法達(dá)到的，所以必需采用照相制板和化學(xué)腐蝕相結(jié)合的技術(shù)。即在模具型腔上均勻地噴涂上一層感光膠膜，膠膜經(jīng)曝光后發(fā)生化學(xué)變化，感光后的膠膜非但不溶于水，而且還增強(qiáng)了耐蝕性，而未感光的膠膜能溶于水，經(jīng)過(guò)水的清洗該部分金屬就裸露而無(wú)保護(hù)，在腐蝕液的侵蝕下，就獲得了所刻蝕的型腔。
