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1、10申请公布号CN102344116A43申请公布日20120208CN102344116ACN102344116A21申请号201010240897722申请日20100730B81C99/0020100171申请人中国科学院金属研究所地址110016辽宁省沈阳市沈河区文化路72号72发明人程明张士宏才胜王瑞雪74专利代理机构沈阳科苑专利商标代理有限公司21002代理人张志伟54发明名称多功能微塑性成形系统57摘要本发明属于微机电系统部件的制造技术领域，是一种多功能微塑性成形系统，可用于包括挤压、锻造、冲压、弯曲和增量成形等多种微塑性成形过程。该系统由支撑机构、传动机构、成形机构组成，传动机。
2、构安装于支撑机构上，成形机构上装配的模具与传动机构上安装的冲头相对应。样品台固定在XY工作台上，冲头与拉压传感器相连接。样品台放置于真空罩中，在真空罩内抽真空或者充入保护气体，使成形过程在真空或者保护气氛中进行，从而保证了成形件的表面质量。此外，该系统配备的拉压传感器，不仅可以进行压缩类试验，还可以进行拉伸类试验。本发明解决微塑性成形系统存在成形方式单一，在空气环境中高温成形导致成形件表面质量差的问题。51INTCL19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书1页说明书3页附图2页CN102344135A1/1页21一种多功能微塑性成形系统，其特征在于该系统由支撑机构、传动机构、。
3、成形机构组成，传动机构安装于支撑机构上，成形机构上设置的模具与传动机构上安装的冲头相对应；其中，传动机构包括伺服电机、减速器、联轴器、丝杠、螺母、挡板、滑块、滑道，支架的顶部固定有伺服电机，伺服电机的下端连接减速器，减速器的输出端通过联轴器连接丝杠；螺母安装于丝杠上，螺母与丝杠通过螺纹连接，螺母的外侧与滑块相连接，滑块设置于滑道上，滑块与滑道滑动连接，冲头安装于传动机构的滑块上；成形机构包括冲头、样品台、X工作台、伺服电机、Y工作台、伺服电机，样品台固定在X工作台上，伺服电机与X工作台相连接，伺服电机作为驱动单元，驱动X工作台沿X轴方向运动；X工作台固定在Y工作台上，伺服电机与Y工作台相连接，。
4、伺服电机作为驱动单元，驱动Y工作台沿Y轴方向运动。2按照权利要求1所述的多功能微塑性成形系统，其特征在于支撑机构包括支架、底座，支架安装于底座上。3按照权利要求1所述的多功能微塑性成形系统，其特征在于样品台放置于真空罩中，样品台内放置模具，模具与温控组件相连接。4按照权利要求1所述的多功能微塑性成形系统，其特征在于真空罩周围设有接口、接口、接口、接口，接口连接填料机构，接口连接监视系统，接口连接抽真空系统，接口连接温控系统。5按照权利要求1所述的多功能微塑性成形系统，其特征在于冲头与拉压传感器相连接。6按照权利要求1所述的多功能微塑性成形系统，其特征在于冲头、X工作台、Y工作台分别通过可编程控。
5、制器连接工控机。权利要求书CN102344116ACN102344135A1/3页3多功能微塑性成形系统技术领域0001本发明属于微机电系统MEMS部件的制造技术领域，是一种多功能微塑性成形系统，可用于包括挤压、锻造、冲压、弯曲和增量成形等多种微塑性成形。背景技术0002微机电系统MICROELECTROMECHANICALSYSTEMS，MEMS是在微电子技术基础上结合精密机械技术发展起来的一个新的科学技术领域。随着微型零部件微米级的应用日益增多，例如打印机的冲头、微型致动器等，微机电系统已经越来越受到人们的重视。传统的基于激光，LIGALITHOGRAPHIEGALVANOFORMUNGA。
6、BFORMUNG等微细加工技术虽然能够制造出尺寸精确的部件，但由于其不能批量生产的局限，使得它们的实际应用受到了很大的限制。而塑性成形则具有低成本大批量生产的特点，因此，科研工作者将塑性成形引入到微型零部件的生产中来，形成了微塑性成形技术。精密微塑性成形可以采用多种加工方式，如锻造、挤压、冲压等，且成形的零件强度、硬度高，尺寸精度高，表面质量好，加之塑性成形的低成本大批量生产的特点，非常适合于微机电系统零部件的生产制造。0003目前，国内外学者关于微塑性成形系统进行了探索性的研究。日本的YSAOTOME等人先后设计了两种关于微米级零件成形的设备。一种是基于磁致伸缩驱动的正向挤压成形装置，一种是。
7、基于压电致动器的反向微挤压成形装置。整个设备尺寸较小，但其行程大约为1MM，只能够完成类似微挤压或微锻造的成形过程，且试样的可加工范围只限制于微米级之内。国内哈尔滨工业大学的王春举等人设计了一种基于压电陶瓷驱动的微塑性成形系统，但由于成形原理的影响，该系统采用宏动与微动相结合，二者交替工作来完成成形过程，不能一次成形，且成形过程较繁琐，对操作者要求较高。西北工业大学的王华龙等人设计了一种超塑性微挤压成形系统，该系统采用步进电机的驱动方式，可以进行毫米级零件的成形，其加工材料超塑状态温度要求在500以下，适用于一些常见的超塑性材料，成形过程在空气中进行，因此成形件的表面质量并不理想。发明内容00。
8、04针对目前多数微塑性成形系统存在成形方式单一，在空气环境中高温成形导致成形件表面质量差的问题，本发明提供一种多功能的、配备真空及充气装置的微塑性成形系统。0005本发明的技术方案是0006一种多功能微塑性成形系统，该系统由支撑机构、传动机构、成形机构组成，传动机构安装于支撑机构上，成形机构上设置的模具与传动机构上安装的冲头相对应；其中，0007传动机构包括伺服电机、减速器、联轴器、丝杠、螺母、挡板、滑块、滑道，支架的顶部固定有伺服电机，伺服电机的下端连接减速器，减速器的输出端通过联轴器连接丝杠；螺母安装于丝杠上，螺母与丝杠通过螺纹连接，螺母的外侧与滑块相连接，滑块设置于滑道上，滑块与滑道滑动。
9、连接，冲头安装于传动机构的滑块上；说明书CN102344116ACN102344135A2/3页40008成形机构包括冲头、样品台、X工作台、伺服电机、Y工作台、伺服电机，样品台固定在X工作台上，伺服电机与X工作台相连接，伺服电机作为驱动单元，驱动X工作台沿X轴方向运动；X工作台固定在Y工作台上，伺服电机与Y工作台相连接，伺服电机作为驱动单元，驱动Y工作台沿Y轴方向运动。0009所述的多功能微塑性成形系统，支撑机构包括支架、底座，支架安装于底座上。0010所述的多功能微塑性成形系统，样品台放置于真空罩中，样品台内放置模具，模具与温控组件相连接。0011所述的多功能微塑性成形系统，真空罩周围设有。
10、接口、接口、接口、接口，接口连接填料机构，接口连接监视系统，接口连接抽真空系统，接口连接温控系统。0012所述的多功能微塑性成形系统，冲头与拉压传感器相连接。0013所述的多功能微塑性成形系统，冲头、X工作台、Y工作台分别通过可编程控制器连接工控机。0014本发明的有益效果是00151、本发明将样品台固定在X工作台上，X工作台和Y工作台分别配有伺服电机作为驱动系统，实现X方向和Y方向的运动。通过工控机对伺服电机进行精密数控，实现X工作台和Y工作台在水平面内的位移控制，从而实现样品台在二维平面上的任意曲线运动。00162、根据不同实验要求，本发明可以灵活更换冲头和模具，以完成不同类型的成形实验。。
11、00173、在工作环境方面，本发明利用真空罩使样品台处在一个封闭的环境中，根据需要，可以对真空罩抽真空或者充入保护气体，使成形过程在真空或者保护气氛中进行。00184、本发明还可以安装拉压传感器，不仅可以进行压缩类试验，还可以进行拉伸类试验。00195、本发明加热部分具有三种高效加热方式选择，包括模具内嵌高效加热管加热，辐射聚光加热和激光加热。根据需要，可以采用不同加热方式。00206、本发明可以采用多种成形方式进行微米级或亚微米级零件的加工，包括挤压、锻造、冲压、弯曲和增量成形。附图说明0021图1是本发明结构示意图的主视图；0022图2是本发明结构示意图的侧视图。0023图中002411支。
12、架；12底座；002521伺服电机；22减速器；23联轴器；24丝杠；25螺母；26挡板；27滑块；28滑道；002631冲头；32真空罩；33样品台；34接口；35接口；36接口；37接口；38X工作台；39伺服电机；310Y工作台；311伺服电机。具体实施方式说明书CN102344116ACN102344135A3/3页50027如图12所示，本发明多功能微塑性成形系统由支撑机构、传动机构、成形机构组成，传动机构安装于支撑机构上，成形机构上的模具与传动机构上的冲头相对应。其中，支撑机构包括支架11、底座12，支架11安装于底座12上；传动机构包括伺服电机21、减速器22、联轴器23、丝杠2。
13、4、螺母25、挡板26、滑块27、滑道28等，支架11的顶部固定有伺服电机21，伺服电机21的下端连接减速器22，减速器22用以控制输出转矩，减速器22的输出端下端通过联轴器23连接丝杠24，联轴器23在传递转动的同时，提高轴系动态性能。螺母25安装于丝杠24上，螺母25与丝杠24通过螺纹连接，螺母25的外侧与滑块27相连接，滑块27设置于滑道28上，滑块27与滑道28滑动连接；螺母25与丝杠24产生相对运动，带动滑块27在竖直的滑道28上滑动，将冲头31安装于传动机构的滑块27上，从而实现冲头的垂直方向运动。如此设计的传动机构，运动精确，控制方便。0028本发明中，在减速器22、联轴器23、。
14、丝杠24、螺母25、滑块27、滑道28的外侧设置有挡板26，挡板26的作用是固定滑道28。0029如图12所示，成形机构包括冲头31、真空罩32、样品台33、接口34、接口35、接口36、接口37、X工作台38、伺服电机39、Y工作台310、伺服电机311等，具体结构如下0030样品台33放置于真空罩32中，样品台33内放置模具，坯料置于模具内，模具与温控组件相连接，真空罩32周围设有接口34、接口35、接口36、接口37，接口34用于导入填料机构，接口35用于导入监视系统，便于对样品台33内的情况进行实时监测，接口36用于导入抽真空系统，接口37用于导入温控系统；样品台33固定在X工作台38。
15、上，伺服电机39与X工作台38相连接，伺服电机39作为驱动单元，驱动X工作台38沿X轴方向运动；X工作台38固定在Y工作台310上，伺服电机311与Y工作台310相连接，伺服电机311作为驱动单元，驱动Y工作台310沿Y轴方向运动；X工作台38与Y工作台310的运动相结合，通过工控机对伺服电机进行精密数控，实现XY工作台X工作台38和Y工作台310在水平面上X方向和Y方向的独立运动控制，从而实现样品台在二维平面上的任意曲线轨迹运动。冲头31、X工作台38、Y工作台310连有PLC可编程控制器，分别受PLC可编程控制器精密数控，实现三个轴向上的精确运动。0031本发明中，冲头31可以与拉压传感器。
16、相连接，不仅可以进行压缩类试验，还可以进行拉伸类试验。0032本发明中，在工作环境方面，利用真空罩32使样品台33处在一个封闭的环境中，通过对真空罩32抽真空或者充入保护气体，使成形过程在真空或者保护气氛中进行。0033本发明中，模具和坯料具有三种加热方式，内嵌高效加热管，进行电阻加热，同时留有光纤接口，可以实现辐射聚光或激光加热。0034如此设置的成形机构，既可以进行冷加工，也可以进行热加工，同时成形过程可以在真空或者保护气氛中进行，保证了成形件的表面质量，可以实现多种成形方式进行微米级或亚微米级零件的加工，包括挤压、锻造、冲压、弯曲和增量成形。说明书CN102344116ACN102344135A1/2页6图1说明书附图CN102344116ACN102344135A2/2页7图2说明书附图CN102344116A。