第2期 单德彬等:精密微塑性成形技术的现状和发展趋势 49 板的微拉深、微冲裁和微弯曲等微冲压方法进行了蚀加工虽然能达到很高的精度,但无法达到较高的 研究。拉深工艺可以制成筒形、阶梯形、球形、盒生产效率和较低的生产成本。因此,引线框的微冲 形和其他不规则形状的薄壁零件。如果与其他冲压裁和微弯曲等冲压加工成为当今精密制造业的一个 成形工艺配合,还可能制造形状更为复杂的零件。研究热点。图9是微冲裁和微弯曲在引线框生产中 因此,在箔板的微成形中,微拉深工艺较之其他工的应用,这些零件是连接内部芯片和外部电路的接 艺更为突出,研究和应用的成果也最多。图7是用插件,它们的尺寸在100ym左右,间距在150m 于电视机电子枪的微杯形件 到数百微米之间20 架挡板 塑料带 引线框 图7用于电视机电子枪的微拉深杯 Fig 7 Micro drawing cup used in electron gun of TV 为了研究零件尺寸对微拉深成形的影响,德国 图9引线框生产中冲裁和弯曲的应用 不来梅大学的Ⅴ ollertsen教授23进行了筒形件宏 Fig 9 The application of clam bar in micro 观和微观拉深成形对比实验,并研究了微拉深的极 punching and blending 限拉深比。实验用材料均为A19.5,微拉深件的尺2.2微体积成形研究 寸为壁厚0.02mm,凸模直径1.0mm,深度 在体积微塑性成形方面,国外主要进行微齿轮 0.5mm;宏观拉深件的尺寸为壁厚.omm,凸模直阀体、螺钉、顶杆、泵和叶片等微型零件的精密微 径50m,深度25mm。图8为宏微两种拉深件的塑性成形研究。 Saotome教授等采用闭式模锻 对比照片。从图中可以看出,宏观拉深件成形质量成形工艺,研究了微型双齿轮的微塑性成形工艺。 很好,而微拉深件的法兰有轻微起皱。实验结果表成形出模数为0.1mm、分度圆直径分别为1mm和 明,与宏观拉深相比,微拉深中的摩擦力受成形力2mm的微型双齿轮,并组装出减速比为1/128的微 影响更大;不合适的压边力会导致法兰处起皱和底型减速装置,如图10所示。在此基础上,采用反挤 部的破裂;随着润滑剂用量的增加,微拉深中的摩成形工艺,成形出节圆直径最小达200m的微型齿 擦力下降得更快;微拉深中的绝对摩擦系数远大于轮。日本学者 Yoshidal对手表上微型零件的多工 宏观拉深中的摩擦系数 位成形工艺进行了有限元分析和实验研究,并将常 规的锻造工艺由3步改为4步,采用锥形冲头增加 内部金属的变形速率,有效提高了零件的成形质量。 Yoshida等2研究了多边形截面线材的拉拔成形工 艺,分析了圆角半径、晶粒尺寸等参数对拉拔成形 的影响规律,并借助有限元法对成形过程中的应变 分布进行了研究。此外,还有学者利用轧制、挤压 图8宏观与微拉深件对比 和局部锻造等体积成形方法成形多种微型零件 Fig8 Comparison of micro and macro drawing cups 作者对微体积塑性成形工艺进行了相关研究, 冲裁和弯曲是生产微小零件的主要工艺之一, 成形出了质量良好的微型齿轮。图11为成形的微型 特别是在电子和C产业领域。随着信息技术的发齿轮零件的SEM照片,成形件轮廓清晰、齿面光 展,集成电路(IC芯片中的金属引线框的需求越滑,表明成形件表面质量较好。图12是成形的微型 来越多,形状也更加微细化和高精度化。IC芯片引齿轮件的显微组织分析。横截面上的流线与齿轮齿 线框的生产方式有两种:腐蚀加工和冲压加工。腐形轮廓一致,表明成形件有良好的综合力学性能第 2期 单德彬 等 ：精密微塑性成形技术的现状和发展趋势 49 板的微拉深、微 冲裁 和微弯曲等微 冲压方法进行 了 研究 。拉深工艺可以制成筒形、阶梯形 、球形、盒 形和其他不规则形状的薄壁零件 。如果与其他 冲压 成形工艺配合 ，还 可能制造形状更 为复 杂的零件。 因此，在箔板的微成形 中，微拉深工艺较之其他工 艺更为突出，研究和应用 的成果也最多 。图 7是用 于电视机电子枪的微杯形件 。 图 7 用于电视机电子枪 的微 拉深杯 Fig．7 M icro drawing cup used in electrongun ofTV 为了研究零件尺寸对微拉深成形 的影响 ，德 国 不来梅大学的 Vollertsen教授l_2趵]进行 了筒形件宏 观和微观拉深成形对 比实验 ，并研究 了微拉深 的极 限拉深 比。实验用材料均为 A199．5，微拉深件的尺 寸 为 壁 厚 0．02mm，凸 模 直 径 1．0mm，深 度 0．5mm；宏观拉深件的尺寸为壁厚 1．0ram，凸模直 径 50ram，深度 25mm。图 8为宏微两 种拉深件的 对 比照片。从图中可 以看出，宏观拉深件成形质量 很好，而微拉深件的法兰有轻微起皱 。实验结果表 明，与宏观拉深相 比，微拉深中的摩擦力受成形力 影响更大；不合适的压边力会导致法兰处起皱和底 部的破裂 ；随着润滑剂用量的增加 ，微拉深 中的摩 擦力下降得更快 ；微拉深 中的绝对摩擦系数远大 于 宏观拉深 中的摩擦系数。 图 8 宏观与微拉深件对 比 Fig．8 Comparisonofm icroand macrodrawingcups 冲裁 和弯 曲是生产微小零件 的主要工艺之一 ， 特别是在电子和 Ic产业领域 。随着信息技术 的发 展，集成电路 (Ic)芯片中的金属引线框 的需求越 来越多，形状也更加微细化和高精度化 。IC芯片引 线框的生产方式有两种 ：腐蚀加 工和 冲压加 工。腐 蚀加工虽然能达到很高 的精度，但无法达到较高的 生产效率和较低 的生产成本 。因此，引线框 的微冲 裁和微弯曲等冲压加工成为当今精密制造业的一个 研究热点。图 9是微冲裁 和微弯曲在引线框生产中 的应用 ，这些零件是连接 内部芯片和外部电路的接 插件，它们 的尺寸 在 lO0~m 左 右，间距在 150~m 图 9 引线框生产中冲裁 和弯曲的应用 ： Fig．9 Theapplicationofclam barin micro punchingandblending 2．2 微体积成形研究 在体积微塑性成形方面，国外主要进行微齿轮 、 阀体、螺钉、顶杆、泵和叶片等微型零件的精密微 塑性成形研究 。Saotome教授等[2425]采用闭式模锻 成形工艺，研究了微型双齿轮 的微塑性成形工艺 。 成形 出模数为 0．1mm、分度 圆直径分别为 lmm 和 2mm的微型双齿轮 ，并组装出减速比为 1／128的微 型减速装置 ，如图 10所示。在此基础上，采用反挤 成形工艺，成形出节圆直径最小达 200~m 的微型齿 轮。日本学者 Yoshida[]对手表上微型零件的多工 位成形工艺进行了有限元分析和实验研究 ，并将常 规的锻造工艺 由 3步改为 4步，采用锥形冲头增加 内部金属的变形速率，有效提高了零件的成形质量 。 Yoshida等[27]研究了多边形截 面线材的拉拔成形工 艺，分析了圆角半径、晶粒尺寸等参数对拉拔成形 的影响规律 ，并借助有限元法对成形 过程 中的应变 分布进行 了研究 。此外 ，还有学者利用轧制 、挤压 和局部锻造等体积成形方法成形多种微型零件。 作 者对微体积 塑性成形工艺进行 了相关研 究， 成形出了质量 良好的微型齿轮。图 11为成形的微型 齿轮零件的 SEM 照片，成形件轮廓清晰、齿面光 滑，表 明成形件表面质量较好 。图 12是成形的微型 齿轮件 的显微组织分析。横截面上的流线与齿轮齿 形轮廓一致 ，表明成形件有 良好的综合力学性能。 维普资讯 http://www.cqvip.com