先進(jìn)制造技術(shù)的知識(shí)

1、先進(jìn)制造工藝技術(shù)機(jī)械制造工藝流程 機(jī)械零件的成形方法：受迫成形 在特定邊界和外力約束下成形，如鑄造、鍛壓、粉末冶金和注射成形等。去除成形 將材料從基體中分離出去成形，如車、銑、刨、磨、電火花、激光切割等；堆積成形 將材料有序地合并堆積成形，如快速原形制造、焊接等。第一節(jié) 材料受迫成形工藝技術(shù) 一、精密潔凈鑄造成形二、精確高效率金屬塑性成形工藝三、粉末鍛造成形工藝四、高分子材料注射成形一、精密潔凈鑄造成形技術(shù)隨著精密成形技術(shù)的發(fā)展，鑄造毛坯的成形精度也不斷提高。獲得精密鑄件的工藝技術(shù)有：1、精確鑄造成形技術(shù)：自硬砂精密砂型鑄造；高緊實(shí)砂型鑄造；2、消失模鑄造；3、其它特種鑄造技術(shù)；4、清潔（綠色

2、）鑄造技術(shù)（1）自硬砂精密砂型鑄造粘土砂造型：鑄件質(zhì)量差、生產(chǎn)效率低、勞動(dòng)強(qiáng)度大、環(huán)境污染嚴(yán)重。自硬樹脂砂造型：高強(qiáng)度、高精度、高潰散性、低勞動(dòng)強(qiáng)度，適合于各種復(fù)雜鑄件型芯制作。鑄件壁厚可2.5mm。1、精確鑄造成形技術(shù)（2）高緊實(shí)砂型鑄造可提高鑄型強(qiáng)度、剛度和硬度；減少金屬液澆注凝固時(shí)型壁移動(dòng)；降低金屬消耗、減少鑄造缺陷；提高鑄造精度，表面粗糙度提高2-3級(jí)。氣沖造型2、消失模鑄造可避免砂型潰散；可消除起模斜度，減小鑄件壁厚；能夠獲得表面光潔、尺寸精確的鑄件；無(wú)分型面、無(wú)飛邊，少無(wú)余量精密鑄件； 3、其它特種鑄造技術(shù)如壓力鑄造、低壓鑄造、熔模鑄造、真空鑄造、擠壓鑄造等。如壓力鑄造：金屬模，以

3、壓力澆注取代重力澆注，液態(tài)金屬的充型能力提高，尤其適用于結(jié)構(gòu)復(fù)雜的薄壁鑄件。與重力鑄造相比，鑄件精度高，表面光潔，內(nèi)部致密。4、清潔（綠色）鑄造技術(shù)潔凈的能源：感應(yīng)電爐代替沖天爐，減輕對(duì)空氣的污染；無(wú)砂和少砂鑄造：如壓力鑄造、金屬鑄造、擠壓鑄造等；清潔無(wú)毒材料：使用無(wú)毒無(wú)味變質(zhì)劑、精煉劑、粘結(jié)劑等高潰散性型砂工藝：樹脂砂、酯硬化水玻璃砂工藝；廢棄物再生和綜合利用：鑄造舊砂再生回收、熔煉爐渣處理和綜合利用；鑄造機(jī)器人或機(jī)器手：代替工人在惡劣條件下工作。 5、鑄造過程計(jì)算機(jī)模擬采用快速原形制造技術(shù)、數(shù)控加工技術(shù)和計(jì)算機(jī)模擬仿真，可以大大縮短模具的生產(chǎn)時(shí)間，實(shí)現(xiàn)鑄件的快捷生產(chǎn)。鑄造過程計(jì)算機(jī)仿真：在

4、計(jì)算機(jī)上進(jìn)行虛擬澆注，分析預(yù)測(cè)液態(tài)金屬充型及凝固過程，預(yù)測(cè)鑄造缺陷，對(duì)不同的鑄造工藝方案做出最優(yōu)選擇，也可對(duì)鑄造工藝進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、數(shù)控加工及3D打?。耗灸！⒔饘倌?、蠟?zāi)＜癊PS泡沫塑料模樣設(shè)計(jì)、數(shù)控加工及快速原形制造技術(shù)；鑄型、型芯的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、數(shù)控加工及快速原形制造技術(shù)。二、精密高效金屬塑性成形工藝1、精密模鍛 利用模鍛設(shè)備鍛出形狀復(fù)雜、高精度鍛件的模鍛工藝，比普通鍛件高1-2個(gè)精度等級(jí)。如：錐齒輪的精密模鍛工藝 2、超塑性成形超塑性現(xiàn)象：在一定內(nèi)部條件（如晶粒形狀、相變）和外部條件（如溫度、應(yīng)變速率）下，金屬呈現(xiàn)出異常低的變形抗力，異常高的延伸率的現(xiàn)象。如鋅、銅、鋁等合

5、金超塑性達(dá)100%，純鈦超過300%，鋼的超塑性超過500%，鋁鋅合金超過1000%，有的甚至達(dá)2000%。金屬超塑性類型： 細(xì)晶超塑性（恒溫超塑性）：它是在一定的恒溫下,在應(yīng)變速率和晶粒度都滿足要求的條件下所呈現(xiàn)的超塑性。 內(nèi)在條件：具有均勻、穩(wěn)定等軸晶組織（10m） 外部條件：特定溫度和變形速率（10-4-10-5min-1） 相變超塑性（環(huán)境超塑性） ：在材料相變點(diǎn)溫度循環(huán)變化，同時(shí)對(duì)試樣加載。 材料在變動(dòng)頻繁的溫度環(huán)境下，受到應(yīng)力作用時(shí)經(jīng)多次循環(huán)相變或同素異形轉(zhuǎn)變而得到的超塑性。 超塑性成形的工藝方法氣脹成形法：用氣體的壓力使板坯料（也有管坯料或其他形狀坯料）成形為殼型件，如儀器殼體、

6、拋物面天線、球形容器、美術(shù)浮雕等。體積成形法：包括不同的方式（例如模鍛、擠壓等），主要是利用了材料在超塑性條件下流變抗力低、流動(dòng)性好等特點(diǎn)。超塑性成形工藝的應(yīng)用飛機(jī)鈦合金組合件：由幾十個(gè)零件組成。采用超塑性成形后，可一次整體成形，大大減輕了構(gòu)件的重量，提高了結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度。超塑性等溫沖壓：薄板加熱到超塑性溫度，在壓力作用下產(chǎn)生超塑性變形，直至同模具貼合為止。超塑性氣壓成形3、精密沖裁呈純剪切分離沖裁工藝，通過模具改進(jìn)提高精度，可達(dá)IT6-9級(jí)，Ra1.6-0.4m4、輥軋工藝 用軋輥對(duì)坯料進(jìn)行連續(xù)塑性變形加工的工藝，生產(chǎn)效率高，質(zhì)量好，材料消耗少。輥鍛軋制 輾環(huán)軋制 三、粉末鍛造成形工藝1、粉末冶

7、金 以各種金屬粉末或以粉末為原料通過成形、燒結(jié)和必要的后續(xù)處理，制取金屬材料和制品的一種成形工藝。粉末冶金工藝： （1）稱粉與裝粉；（2）壓制；（3）燒結(jié)；（4）后處理粉末冶金+精密鍛造粉末冶金的應(yīng)用：粉末冶金既是一種制取具有特殊性能金屬材料的方法，也是一種精密的少無(wú)切削加工的方法。粉末冶金材料的應(yīng)用很廣。在普通機(jī)械制造行業(yè)中，常用作減摩材料、結(jié)構(gòu)材料、摩擦材料及硬質(zhì)合金等。在其他工業(yè)部門中，常用來制造難熔金屬材料、特殊電磁性能材料、過濾材料等。由于壓制設(shè)備噸位和模具制造的限制，目前粉末冶金還只能制造尺寸不大、形狀不太復(fù)雜的零件。此外，粉末冶金件的力學(xué)性能仍低于鑄件和鍛件。粉末冶金+精密鍛造粉

8、末制取模壓成形型坯燒結(jié)鍛前加熱鍛造后續(xù)處理粉末鍛造件的優(yōu)點(diǎn)：能源消耗低，材料利用率高，為普通鍛件能耗的49%，材料利用率高達(dá)90%，而普通鍛造僅為40-60%。鍛件精度高，力學(xué)性能好。組織無(wú)偏析，無(wú)各向異性；疲勞壽命高。比普通鍛件提高20%，高速鋼工具壽命可提高兩倍以上。2、粉末鍛造成形粉末鍛造在許多領(lǐng)域中得到了應(yīng)用。特別是在汽車制造業(yè)中的應(yīng)用更為突出。四、高分子材料注射成形1、注射成形（注塑成形）：將熱塑性塑料或某些熱固性塑料加工成零件的重要加工方法。注射成形可制造質(zhì)量大到數(shù)千克，小至數(shù)克的各種形狀復(fù)雜的制品，生產(chǎn)效率高，制件可達(dá)較高的精度，是工程塑料加工的主要成形方法。2、注塑成形工藝（1

9、）閉模和鎖模；（2）注射；（3）保壓；（4）冷卻和預(yù)塑化；（5）脫模注射成形新工藝氣體輔助成形：將惰性氣體注入，在成品較厚部分形成空腔，使成品壁厚均勻，可防止縮痕或翹曲產(chǎn)生。注射壓縮成形：可采用較低的注射壓力成形薄壁制件，適用于流動(dòng)性較差的制品。整體壓縮注射成形模具滑合成形：適用于中空制品和不同材料復(fù)合體。第二節(jié) 超精密加工技術(shù)一、超精密切削加工二、超精密磨削加工三、超精密加工的機(jī)床設(shè)備四、超精密加工環(huán)境一般加工：加工精度在0.1mm左右，表面粗糙度Ra0.8-0.3m；如車、銑、刨、磨、鏜等。精密加工：加工精度在10-0.1m，表面粗糙度Ra0.3-0.03m；如金剛車、金剛鏜，研磨，鏡面磨

10、削等；用于精密機(jī)床、精密測(cè)量?jī)x器等產(chǎn)品中的關(guān)鍵零部件加工，如精密絲杠、精密齒輪、精密渦輪、精密導(dǎo)軌等。超精密加工：加工精度在0.1-0.01m，表面粗糙度Ra0.03-0.005m；如金剛石刀具超精密切削，超精密磨削，超精密特種加工和復(fù)合加工等。納米加工：加工精度高于0.001m，表面粗糙度Ra小于0.005m加工技術(shù)及其加工方法大多已不是傳統(tǒng)的機(jī)械加工方法而是原子分子單位加工。加工等級(jí)分類超精密切削對(duì)刀具的要求極高的硬度、極高的耐用度和極高的彈性模量，保證刀具使用壽命和耐用度；刃口能磨得及其鋒銳，刃口半徑值極小，能實(shí)現(xiàn)超薄的切削厚度；刀刃無(wú)缺陷，避免刃形復(fù)印在加工表面；抗粘結(jié)性好，化學(xué)親和性

11、小，摩擦系數(shù)低，能得到極好的加工表面。一、超精密切削加工天然單晶金剛石刀具的性能特征極高的硬度：HV6000-10000，而TiC僅為HV2400，WC為HV2400；能磨出鋒銳刃口：刃口半徑可達(dá)2-4nm，普通刀具為5-30m；與有色金屬摩擦系數(shù)低、親和力?。号c鋁的摩擦系數(shù)僅為0.06-0.13；耐磨性好，刀刃強(qiáng)度高：刀具磨損極慢，刀具耐用度極高。天然單晶金剛石被公認(rèn)為不能代替的超精密切削刀具材料，但僅用于有色金屬的切削加工。超精密切削的應(yīng)用二、超精密磨削加工超精密砂輪磨削：利用經(jīng)過仔細(xì)修整的粒度為W40W5的砂輪進(jìn)行磨削，可獲得加工精度0.1m，表面粗糙度Ra0.0250.008m的加工表

12、面。超精密磨削是黑色金屬最主要的超精密加工手段。特點(diǎn)：表面變質(zhì)層和殘余應(yīng)力較小，加工效率比切削加工高。超精密磨削砂輪 金剛石砂輪：較強(qiáng)的磨削能力，較高的磨削效率，磨削速度12-30m/s； CBN砂輪：較好的熱穩(wěn)定性和化學(xué)惰性，價(jià)格較貴，磨削速度80-100m/s；超硬磨料三、超精密加工機(jī)床設(shè)備1、精密主軸部件滾動(dòng)軸承：回轉(zhuǎn)精度達(dá)1m，表面粗糙度Ra0.040.02m；液體靜壓軸承：回轉(zhuǎn)精度達(dá)0.1m，剛度阻尼大，轉(zhuǎn)動(dòng)平穩(wěn)； 不足：液壓油溫升高，影響主軸精度，會(huì)將空氣帶入液壓油降低軸承剛度； 應(yīng)用：一般用于大型超精密機(jī)床；空氣靜壓軸承：高回轉(zhuǎn)精度，工作平穩(wěn)，溫升??； 不足：剛度較低，承載能力不

13、高； 應(yīng)用：超精密機(jī)床中廣泛應(yīng)用。2、床身和精密導(dǎo)軌床身要求：抗振，熱膨脹系數(shù)低，尺寸穩(wěn)定性好； 床身材料：多采用人造花崗巖，尺寸穩(wěn)定性好，熱膨脹系數(shù)低，硬度高，耐磨，不生銹，可鑄造成形，克服了天然花崗巖有吸濕性的不足。導(dǎo)軌要求：高直線精度，不得爬行； 液體降壓導(dǎo)軌、空氣靜壓導(dǎo)軌3、微量進(jìn)給裝置 微量進(jìn)給裝置要求分辨率達(dá)到0.001-0.012m；精微進(jìn)給和粗進(jìn)給分開；低摩擦和高穩(wěn)定性；末級(jí)傳動(dòng)元件必須具有很高的剛度；工藝性好，容易制造；應(yīng)能實(shí)現(xiàn)微進(jìn)給的自動(dòng)控制，動(dòng)態(tài)性能好。 四、超精密加工環(huán)境凈化的空氣環(huán)境：空氣潔凈度要求1000100級(jí)，100級(jí)指每立方英尺空氣中所含大于0.5m的塵埃不超

14、過100個(gè)，以此類推。恒溫的溫度環(huán)境： 100mm長(zhǎng)的鋁合金零件，溫度變化1將產(chǎn)生2.25m的誤差； 可根據(jù)加工要求控制在10.02，甚至達(dá)到0.0005（如：美國(guó)大型光學(xué)金剛石車床LODTM）較好的抗振動(dòng)干擾環(huán)境： 防振：消除自身振動(dòng)干擾； 隔振：阻止外部振動(dòng)。第三節(jié) 高速加工技術(shù)一、高速加工的概念和特征二、高速加工的發(fā)展和應(yīng)用三、高速切削加工的關(guān)鍵技術(shù)四、高速磨削加工一、高速加工的概念和特征Salomon切削理論高速切削鋁合金：10007000m/min灰鑄鐵：8003000m/min銅合金：9005000m/min鋼：5002000m/min鈦合金：1001000m/min高速切削的特征

15、切削力小：切削變形小，切屑流出速度加快，切削力比常規(guī)降低3090%；熱變形?。簻厣怀^3，90%切削熱被切屑帶走；材料切除率高：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)切除率額提高35倍，將普通切削速度加工的加工時(shí)間減少90%，加工費(fèi)用減少50%；高精度：切削激振頻率遠(yuǎn)高于機(jī)床系統(tǒng)固有頻率，加工平穩(wěn)，振動(dòng)?。粶p少工序：工件加工可在一道工序中完成，稱為“一次過”技術(shù)。二、高速加工的發(fā)展和應(yīng)用高速加工的發(fā)展高速切削機(jī)床：主軸轉(zhuǎn)速在20000r/min以上，甚至達(dá)到62000r/min；快速進(jìn)給4080m/min；高速切削機(jī)理研究：包括切屑成形機(jī)理、切削力、切削熱等。鋁合金材料研究較為成熟，褐色金屬、難加工材料加工機(jī)理尚處于探

16、索階段。高速加工的應(yīng)用航空行業(yè)：飛機(jī)鋁合金零件、薄層腹板件等直接高速切削加工，不再鉚接；汽車制造：高速加工中心將柔性生產(chǎn)線效率提高到組合機(jī)床生產(chǎn)線水平；模具制造：對(duì)淬硬鋼模具型腔直接加工，可省去電加工和手工研磨等工序。三、高速加工的關(guān)鍵技術(shù)1、高速主軸（電主軸）：精度高、振動(dòng)小、噪音低、結(jié)構(gòu)緊湊主軸軸承：陶瓷混合軸承：軸承滾珠為氮化硅陶瓷；密度低，離心力?。粡椥阅Ａ扛?，剛度大；摩擦系數(shù)低； 軸承潤(rùn)滑方式：油脂潤(rùn)滑、油霧潤(rùn)滑、油氣潤(rùn)滑等。氣浮軸承：高回轉(zhuǎn)精度、高轉(zhuǎn)速、低溫升，承載能力低。液體靜壓軸承：運(yùn)動(dòng)精度高，動(dòng)態(tài)剛度大，有溫升影響。磁浮軸承：間隙一般在0.1mm左右，允許更高速轉(zhuǎn)速，達(dá)410

17、6以上，控制結(jié)構(gòu)復(fù)雜。2、快速進(jìn)給系統(tǒng)滾珠絲桿+伺服電機(jī)：加速度高達(dá)0.6g（g為重力加速度，g=10m/s2），進(jìn)給速度達(dá)4060m/min；直線電機(jī)：將電能直接轉(zhuǎn)換成直線運(yùn)動(dòng)機(jī)械能，而不需要任何中間轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)裝置。 進(jìn)給速度可達(dá)160m/min，加速度可2.510g。消除了機(jī)械傳動(dòng)間隙和彈性變形，幾乎沒有反向間隙，是未來機(jī)床進(jìn)給傳動(dòng)的基本形式。3、高性能的CNC控制系統(tǒng)快速響應(yīng)伺服控制，32/64位，多CPU，具有加速預(yù)插補(bǔ)、前饋控制、鐘形加減速、精確矢量補(bǔ)償和最佳拐角減速控制等功能。4、先進(jìn)的機(jī)床結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：床身應(yīng)具有足夠的剛度、強(qiáng)度，高阻尼特性和熱穩(wěn)定性；立柱和底座為整體結(jié)構(gòu)；使

18、用高阻尼特性材料（聚合物混凝土）；防彈玻璃觀察窗。新型機(jī)床結(jié)構(gòu)：并聯(lián)機(jī)床結(jié)構(gòu)。5、高速切削的刀具系統(tǒng)對(duì)刀具系統(tǒng)的要求：切削熱更多流向刀具，要求耐磨損；必須良好的平衡性，定位可靠。刀具材料：硬質(zhì)合金涂層刀具、陶瓷刀具、聚晶金剛石刀具、立方氮化硼刀具。雙定位刀柄結(jié)構(gòu)：轉(zhuǎn)速超過15000r/min時(shí)，離心力將使主軸錐孔擴(kuò)張，降低刀柄的連接剛度；該結(jié)構(gòu)刀柄錐部和端面同時(shí)與主軸定位，軸向重復(fù)定位精度可達(dá)0.001mm。四、高速磨削加工高速磨削加工：最高磨削速度達(dá)500m/s；實(shí)際應(yīng)用磨削速度在100m/s 250m/s。高速磨削特點(diǎn)：若切除率不變，則單磨粒切削厚度降低，磨削力減??；維持原切削力，可提高進(jìn)

19、給速度，降低加工時(shí)間，提高生產(chǎn)效率；可使粗、精加工合而為一。高速磨削關(guān)鍵技術(shù)1、高速主軸：須配有連續(xù)自動(dòng)動(dòng)平衡裝置；2、高速磨床結(jié)構(gòu)：具有高動(dòng)態(tài)精度、高阻尼、高 抗振性和熱穩(wěn)定性。3、高速磨削砂輪：砂輪基體，必須考慮高速離心力作用； 砂輪磨粒：立方氮化硼和金剛石。4、冷卻潤(rùn)滑液第四節(jié) 快速成形制造技術(shù)（rapid prototype technology，簡(jiǎn)稱RPT）一、RPT技術(shù)的產(chǎn)生和發(fā)展二、RPT技術(shù)的原理三、RPT的主要工藝方法四、RPT技術(shù)的應(yīng)用一、RPT技術(shù)的產(chǎn)生和發(fā)展上世紀(jì)80年代末，RPT技術(shù)首先在美國(guó)問世；工業(yè)國(guó)家稱RPT技術(shù)是繼數(shù)控技術(shù)后的又一場(chǎng)技術(shù)革命；我國(guó)92年進(jìn)入RP

20、T領(lǐng)域；清華大學(xué)、西安交通大學(xué)、華中科技大學(xué)、北京隆源等單位在RPT設(shè)備、材料和軟件等方面先后完成了開發(fā)和產(chǎn)業(yè)化；我國(guó)的RPT許多的關(guān)鍵技術(shù)達(dá)到或領(lǐng)先于國(guó)際先進(jìn)水平。CAD模型建立STL文件生成分層切片快速堆積成型二、RPT技術(shù)原理三、RPT的主要工藝方法1、立體平版印刷成形工藝（SLA）：也稱光敏液相固化法特點(diǎn)：可直接成形任意復(fù)雜形狀的零件；成形精度高，達(dá)到0.1mm；材料的利用率高，性能可靠。不足：材料昂貴，光敏樹脂有一定毒性；成形過程中翹曲變形大，需設(shè)計(jì)支撐結(jié)構(gòu)；應(yīng)用：能直接成形小的、表面粗糙度較低 的塑料制品。2、選擇性燒結(jié)成形工藝（SLS）特點(diǎn)：取材廣泛，包括各種可熔粉末材料；制品的

21、翹曲變形比SLA小，但仍需在易發(fā)生變形的地方設(shè)計(jì)支撐結(jié)構(gòu)。不足：對(duì)實(shí)心部分進(jìn)行填充式掃描燒結(jié)，因此成形時(shí)間較長(zhǎng)；應(yīng)用：適合成形中小型零件，能直接制造塑料、陶瓷和金屬制品。3、熔絲沉積成形工藝（FDM）特點(diǎn)：無(wú)需激光系統(tǒng)，設(shè)備簡(jiǎn)單，運(yùn)行費(fèi)用低，尺寸精度高，表面光潔度好。不足：填充式掃描，成形時(shí)間長(zhǎng)；可采用多個(gè)熱擠壓頭同時(shí)進(jìn)行涂覆，提高成形效率。應(yīng)用：適合成形中小塑料零件，制品翹曲變形小，但仍需要設(shè)計(jì)支承結(jié)構(gòu)。4、分層實(shí)體制造成形工藝（LOM）特點(diǎn)：成形速度快，成形材料便宜，無(wú)相變，無(wú)熱應(yīng)力，形狀和尺寸精度穩(wěn)定。不足：成形件尺寸大，成形后廢料剝離費(fèi)時(shí)，不宜制作薄壁零件。四、RPT技術(shù)的主要應(yīng)用RP

22、T技術(shù)的應(yīng)用快速模具制造工藝方法第五節(jié) 微細(xì)加工技術(shù)一、微機(jī)械及其特征二、微細(xì)加工工藝方法一、微機(jī)械及其特征微小機(jī)械：110mm；微機(jī)械：1m1mm；納米機(jī)械：1nm1m。體積小、精度高、重量輕： 如直徑如發(fā)絲的齒輪，3mm大小的汽車、花生米大小的飛機(jī)，在5mm2內(nèi)放置1000臺(tái)微型發(fā)動(dòng)機(jī)等；性能穩(wěn)定、可靠性高：微機(jī)械體積小，熱膨脹、噪聲、撓曲等影響小，抗干擾，可在較差環(huán)境下穩(wěn)定地工作；能耗低、靈敏度高，工作效率高：不存在信號(hào)延遲問題，可告訴工作；消耗的能量遠(yuǎn)小于傳統(tǒng)機(jī)械：如550.7mm3微型泵流速是比其體積大得多的小型泵流量的1000倍。多功能和智能化：集傳感器、執(zhí)行器、信號(hào)處理和電子控制

23、電路為一體，易實(shí)現(xiàn)多功能化和智能化；制造成本低：類似半導(dǎo)體制造工藝。二、微細(xì)加工方法1、超微機(jī)械加工利用超小型機(jī)床制作毫米級(jí)以下的微機(jī)械零件難點(diǎn)：微型刀具制造、刀具姿態(tài)、加工基準(zhǔn)定位等。2、光刻加工氧化：硅晶片表現(xiàn)形成一層氧化膜；涂膠：涂光致抗蝕劑；曝光：通過掩模曝光；顯影：曝光部分溶解去除；腐蝕：未被覆蓋部分腐蝕掉；去膠：將光致抗蝕劑去除；擴(kuò)散：向需要雜質(zhì)的部分?jǐn)U散雜質(zhì)，以完成整個(gè)光刻加工過程。3、體刻蝕加工體微機(jī)械加工：用腐蝕的方法將硅基片有選擇地去除部分材料的方法；各向同性腐蝕：以相同速度對(duì)晶體所有晶向進(jìn)行刻蝕；各向異性腐蝕：在晶體的不同晶面，以不同速率進(jìn)行刻蝕，利用晶格取向，可制作如橋

24、、梁、薄膜等不同的結(jié)構(gòu)。4、面刻蝕技術(shù)在硅基片上淀積磷玻璃犧牲層材料；腐蝕犧牲層形成所需形狀；淀積和腐蝕結(jié)構(gòu)材料薄膜層；除去犧牲層就得到分離空腔微橋結(jié)構(gòu)。5、LIGA技術(shù)LIGA技術(shù)是由制版、電鑄和微注塑工藝組成，是全新的三維立體微細(xì)加工技術(shù)。在光致抗蝕劑上生成曝光圖形實(shí)體；用曝光蝕刻的圖形實(shí)體作電鑄用胎膜，在胎膜上沉積金屬形成金屬微結(jié)構(gòu)件；用金屬微結(jié)構(gòu)件作為注塑模具注塑出所需的微型零件。6、封接技術(shù)目的：將微機(jī)械件連接在一起，使其滿足使用要求。方法：反應(yīng)封接、淀積密封膜和鍵合技術(shù)反應(yīng)封接：是將多晶硅結(jié)構(gòu)和硅基片通過氧化反應(yīng)封接在一起；淀積密封膜：是用化學(xué)氣相淀積法在構(gòu)件和襯底之間淀積密封膜；

25、硅-硅直接鍵合：在高溫下依靠硅原子力量直接鍵合在一起形成一個(gè)整體；靜電鍵合：將硅和玻璃之間加上電壓產(chǎn)生靜電引力而使兩者結(jié)合成一體。7、分子裝配技術(shù)掃描隧道顯微鏡STM、原子力顯微鏡AFM具有0.01nm分辨率，是精度最高的表面形貌觀測(cè)儀。利用其探針尖端可以俘獲和操縱分子和原子，并可按照需要拼成一定的結(jié)構(gòu)，進(jìn)行分子和原子的裝配制作微機(jī)械。美國(guó)的IBM公司用STM操縱35個(gè)氙原子，在鎳板上拼出了“IBM”三個(gè)字母；日本用原子拼成了“Peace”一詞；中國(guó)科學(xué)院化學(xué)研究所用原子擺成了中國(guó)地圖。第六節(jié) 表面工程技術(shù)一、表現(xiàn)改性技術(shù)二、表面覆層技術(shù)三、復(fù)合表面處理技術(shù)一、表面改性技術(shù)1、激光表面改性 以

26、高能量的激光束快速掃描工件表面，升溫速度可達(dá)105106/s，冷卻速度104/s，快速自冷淬火，比常規(guī)淬火硬度高1520%，淬火變形非常小，表面無(wú)須保護(hù)。2、電子束表面改性 利用高能電子束轟擊材料表面，使被處理金屬表層溫度升高并發(fā)生成分、組織結(jié)構(gòu)變化。加熱和冷卻速度快，能量密度大；為激光成本的1/3；結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單；能量利用率高于激光；在真空工作，工件表面不易氧化；比激光容易控制。3、離子注入表面改性 可注入任何元素，不受固溶度和擴(kuò)散系數(shù)的影響。離子注入溫度易控制；不氧化、不變形、不軟化，可作為最終處理工藝；可控性、重復(fù)性好；可獲得兩層以上的復(fù)合材料，復(fù)合層不易脫落。二、表面覆層技術(shù) 1、熱噴涂技術(shù)2、氣相沉積技術(shù)物理氣相