微机械范文10篇

摘要:随着我国工业技术的不断发展，精密微小零件已经广泛运用于高新技术领域，发展超精密微机械制造技术可以满足对现代医学、航空航天等领域的需求。本文确定了超精密微机械制造技术内涵，分析了超精密微机械制造技术的特点、关键技术和发展趋势。

关键词:超精密微机械加工;微切削技术;机械制造

精密三维微小零件已经广泛运用于航空航天、国防工业等高新技术领域，这些超精密三维微小零件的尺寸在毫米级甚至微米级、形状异化、材料多样，且表面尺寸精度要求较高，在结构形状、可靠性等方面也有较高的功能要求。为了满足微小零件的加工质量要求，超精密微机械制造技术被广泛应用于微小零件加工中，并得到了较为广泛的应用。杨淑子院士认为，“微系统及微制造产品的广泛应用，将会带来一场技术革命，这也是我国赶超世界先进水平，向先进加工技术迈进的一个突破口。”因此，超精密微机械制造技术应用已成为国内机械制造业研究的热点领域。

一、超精密微机械制造技术的内涵

美国WTEC(WorldTechnologyEvaluationCenter)认为，所谓超精密微机械制造技术是指采用3D非光刻(Non-lithography)技术在不同材料上加工为100μm～10mmd且精度在10-3-10-5的微型尺寸零件的技术的统称。日本东北大学厨川研究室认为，所谓超精密微机械制造技术是指最小尺寸在亚毫米级(Sub-mi-li)，精度约在亚微米级(Sub-micro)微小零件的加工。欧盟研发计划小组认为凡是在不同该材料上的各种细微加工及成型制造统称为超精密微机械制造技术。以上定义尽管表达方式略有不同，但均是指采用No-MEMS制造技术，将传统加工技术微小化，实现微小零件大批量生产的加工技术，其目的就是实现“小机床加工小零件”。

二、超精密微机械制造技术的特点

吴永亮等利用小波变换把随机误差分为白噪声和有色噪声，并建立了随机误差的模型[5]。袁赣南等提出了一种陀螺随机误差的在线补偿技术，实验结果表明精度有了较大提高[7]。YigiterYuksel等提出了一种剩余偏差温度补偿方法，实验结果表明该方法能够增强系统的鲁棒性[8]。JacquesGeorgy等利用非线性系统识别的方法对陀螺的随机漂移误差建模，实验结果表明该方法很有效[9]。UmarIqbal提出了一种并行串级模块对误差进行建模，并进行了实车路面实验验证[10]。王新龙等提出了一种能够适应陀螺漂移时变特点的自适应滤波算法，试验表明该方法是一种有效的去除光纤陀螺随机漂移噪声方法[11]。研究表明，陀螺的随机误差源是多样的、变化的，很难用某一个确定的模型来描述。而AR随机误差模型具有较好的灵活度，能够描述大多数的随机过程。本文首先分析了微机械陀螺的工作原理和误差来源，从机理上解释了微机械陀螺误差产生的原因。在理论分析的基础上，基于时间序列的分析建立了微机械陀螺角速度随机误差的AR模型。然后基于所建立的AR误差模型，采用卡尔曼滤波方法对随机误差进行了滤波处理。实验结果验证了所建模型的有效性。

1微机械陀螺工作原理及误差分析

1.1微机械陀螺工作原理本文中采用的微机械陀螺是振动陀螺，如图1所示。其工作原理是：高频振动质量块在沿相反方向连续运动，如果沿垂直与的方向施加角加速度时，在哥氏效应的作用下，将会在另一轴方向产生与角加速度成比例的哥氏力。该哥氏力使高频振动质量块产生振动，通过外围转换电路将高频振动质量块的振幅转换为可测得的电信号，从而获得输入角加速度的信息。

1.2微机械陀螺误差分析引起微机械陀螺产生误差的因素很多，而且各种原因之间相互关联。总体来看，陀螺的误差分为两类，一类是确定性误差，一类是随机误差。确定性误差是由器件的制造缺陷、安装误差、环境干扰和刻度因数等因素共同决定的。陀螺的确定性误差主要包括常值零偏、刻度因素误差和轴失准角等，这类误差一般具有一定的变化规律，能够利用确定的函数关系来描述，可以通过转台、温度测试试验进行参数标定。随机误差由某种随机干扰随机产生，无法利用确定的函数关系来描述。陀螺的随机误差主要由随机常数、随机游走、随机斜坡等组成。

1.3平稳性检验本文将陀螺的随机误差看作一个随机过程，采用基于时间序列分析的方法建立陀螺的随机误差模型。时间序列建模要求序列为平稳、正态、零均值时间序列，因此建模之前需要检验陀螺随机误差数据序列的平稳性。这里定义游程是保持序列原有顺序的情况下，具有相同符号的序列。游程过多或过少都被认为是存在非平稳趋势。设时间序列数据足够长，把数据分成K个等长度的子序列，子序列长度为N。N1、N2分别为各子序列正负值的个数，γ为子序列游程数。

2基于时间序列分析的随机误差建模

摘要：一种用于微机械惯性传感器研制与开发的检测平台，介绍电容式惯性传感器微电容信号的检测原理、该系统的总体结构、各个组成部分的工作原理及自动检测方法。

关键词：微机电系统（MEMS）微机械陀螺（MMG）检测

随着科学技术的发展，许多新的科学领域相继涌现，其中微米/纳米技术就是诸多领域中引人注目的一项前沿技术。20世纪90年代以来，继微米/纳米技术成功应用于大规模集成电路制作后，以集成电路工艺和微机械加工工艺为基础的各种微传感器和微机电系统（MEMS）脱颖而出，平均年增长率达到30%。微机械陀螺是其中的一个重要组成部分。目前，世界各个先进工业国家都十分重视对MMG的研究及开发，投入了大量人力物力，低精度的产品已经问世，正在向高精度发展。

1微机械振动陀螺仪的简要工作原理

陀螺系统组成见图1，它由敏感元件、驱动电路、检测电路和力反馈电路等组成。在梳状静电驱动器的差动电路上分别施加带有直流偏置但相位相反的交流电压，由于交变的静电驱动力矩的作用，质量片在平行于衬底的平面内产生绕驱动轴Z轴的简谐角振动。当在振动平面内沿垂直于检测轴的方向（X方向）有空间角速度Ω输入时，在哥氏力的作用下，检测质量片便绕检测轴（Y轴）上下振动。这种振动幅度非常小，可以由位于质量片下方、淀积在衬底上的电容极板检测，并通过电荷放大器、相敏检波电路和解调电路进行处理，得到与空间角速度成正比的电压信号。

在科研及加工过程中，一个重要的内容就是检测陀螺仪的特性，如工作状态谐振频率、带宽增益、Q值等，于是就提出了微机械惯性传感器检测平台的研制任务。根据陀螺仪的工作原理，整个仪器包括两大部分：驱动信号发生部分和表头的输出信号检测部分。驱动信号发生部分对待测的惯性传感器给予适当的驱劝信号，使传感器处于工作状态。信号检测部分要求检测出微小电容变化，经过放大、解调处理后，将模拟量转换成数字量采集到PC机中，分析输出信号，以确定惯性表的特性。

摘要：一种用于微机械惯性传感器研制与开发的检测平台，介绍电容式惯性传感器微电容信号的检测原理、该系统的总体结构、各个组成部分的工作原理及自动检测方法。

关键词：微机电系统（MEMS）微机械陀螺（MMG）检测

随着科学技术的发展，许多新的科学领域相继涌现，其中微米/纳米技术就是诸多领域中引人注目的一项前沿技术。20世纪90年代以来，继微米/纳米技术成功应用于大规模集成电路制作后，以集成电路工艺和微机械加工工艺为基础的各种微传感器和微机电系统（MEMS）脱颖而出，平均年增长率达到30%。微机械陀螺是其中的一个重要组成部分。目前，世界各个先进工业国家都十分重视对MMG的研究及开发，投入了大量人力物力，低精度的产品已经问世，正在向高精度发展。

1微机械振动陀螺仪的简要工作原理

陀螺系统组成见图1，它由敏感元件、驱动电路、检测电路和力反馈电路等组成。在梳状静电驱动器的差动电路上分别施加带有直流偏置但相位相反的交流电压，由于交变的静电驱动力矩的作用，质量片在平行于衬底的平面内产生绕驱动轴Z轴的简谐角振动。当在振动平面内沿垂直于检测轴的方向（X方向）有空间角速度Ω输入时，在哥氏力的作用下，检测质量片便绕检测轴（Y轴）上下振动。这种振动幅度非常小，可以由位于质量片下方、淀积在衬底上的电容极板检测，并通过电荷放大器、相敏检波电路和解调电路进行处理，得到与空间角速度成正比的电压信号。

在科研及加工过程中，一个重要的内容就是检测陀螺仪的特性，如工作状态谐振频率、带宽增益、Q值等，于是就提出了微机械惯性传感器检测平台的研制任务。根据陀螺仪的工作原理，整个仪器包括两大部分：驱动信号发生部分和表头的输出信号检测部分。驱动信号发生部分对待测的惯性传感器给予适当的驱劝信号，使传感器处于工作状态。信号检测部分要求检测出微小电容变化，经过放大、解调处理后，将模拟量转换成数字量采集到PC机中，分析输出信号，以确定惯性表的特性。

摘要微机械元件和微机械仪器，适于大批量生产，具有成本低廉、性能优良和体积微小及集成度高的特点，近十年来，研制、开发及市场扩大方面取得了巨大的进展，展现了美好的前景。

一、前言

微电子技术的发展，为通讯、信息处理和生产、生活及办公自动化等领域带来了巨大的进步，使人类的生活方式、思维方式和社会的产业结构发生了巨大的变化，将人类带入了信息时代。

在电子技术深入发展的同时，一项新的技术棗微机械技术悄然的诞生。微机械发展迅速，具有巨大的发展潜力和应用前景。许多科学家坚信，它将成为继微电子技术之后又一项推动社会迅速进步的革命性技术。

微机械的全称为微电子机械系统，是以微电子技术和微加工技术为基础的一项新技术。早在六十年代，微机械技术的概念就开始萌芽，一些富有创见的科学家开始探索用硅的微加工方法，制作传感器、执行器和控制器，并设想将它们集成在微小的几何空间，从而形成高度自动化、智能化、可以大批量生产、价格低廉的微电子机械系统。八十年代末，微机械压力传感器等技术的成熟并市场化，IC工艺制作的静电微电机的研制成功，标志着微机械技术已经发展成了一门独立的新兴学科。在科学家们的推动下，微机械技术受到了美国、德国、日本等发达国家的重视，投入了大量的人力物力，十余年间，微机械技术取得了众多新成果，微机械技术透浸到众多领域，产生了巨大的经济和社会效益，展现了美好的前景。

二、微机械元件

摘要：微机械在科学技术和工农业生产等多个领域的应用已经越来越广泛，同时引起了相关人员的重视和关注。对微机械制造常规加工方法进行研究，其主要目的就在于促进微机械领域的可持续发展。本文对适用于微机械制造的常规加工方式，微细切削加工与微细加工方法进行了分析与探讨，以期为广大研究微机械制造加工方法的人士提供有价值的借鉴。

关键词：微机械制造；常规加工；方法

在现代社会发展过程中，微机械运用范围甚广，与此同时依据现今运用情况和将来社会发展趋势看来，微机械发展前景广阔，所以相关机构与人员需要强化对微机械加工方式的探究，让其可以在各行业中发挥出最大价值与作用。微机械通过在各国长时间的发展，已经褪去了传统机械的稚嫩，增添了制造元器件的功能。大部分都知道，元器件对社会各行业而言是不能够缺少的一个部分，且伴随有关企业的持续扩展，对元器件的需求量变大。

1微细切削加工方法

（1）微细车削。微细车削技术通常使用在回转类型的零件之中，并且也使用在微型零件中，这一技术和别的加工方式不同，微细车削加工技术在加工阶段必须要关注到的事项很多，详细可以整理为这样几个方面：1）达到车床微型化；2）全面采用车削状态监测体系，防止在加工的时候出现质量方面的问题；3）提高了主轴的要求，比如，高精度主轴或者高回转精度主轴；4）伺服进给系统选取，在实际选取的过程中，往往比较关注分辨率而非生产量；5）微细切削加工技术最主要的设备为车刀，因为是对微型部件进行加工，所以车刀需要挑选锋利的且刀尖很小的，并且需要确保其硬度。（2）微细冲压。微细冲压加工方式大多数运用在仪器仪表领域中，仪器仪表一般存在着很多小孔板件，而对于这部分小孔进行加工的时候，微细冲压加工方式是非常有效的，这一技术的优势就是可以投入很少的成本，效率很高，同时还可以支持大批量的生产。在生产的阶段，可以尽可能防止产生质量问题，通过加工的仪器仪表一般可以将其使用年限延长，与此同时在实际使用的过程中能够减少出现故障问题的概率。虽微细冲压加工方式从当前社会发展情况看来已经趋于成熟，可是这并不代表其没有了上升的空间。现如今，这一技术开始向着加强凸模强度与缩减冲床尺寸趋势发展，满足这一要求就能够确保材料加工质量，还可以有效保护被加工材料。（3）微细钻削。这种加工方法可以对不超过0.5mm的孔展开有效的处理，对精密电子零件加工效果良好，与此同时不会产生零件变形的问题，在使用阶段可以充分处理好尺寸精度偏差问题。钟表加工过程中，会产生诸多非常小的零件，运用这种加工方法以后容易根据设计图纸在指定位置钻孔，在后期生产加工中把零件组合在一起，可以充分满足使用需求。而该方法的核心就是挑选钻头，硬度和尺寸均应当和使用时维持一致，倘若出现影响使用安全性的问题，可在实际生产加工以前替换钻头，把孔的直径把控在和设计方案相符的尺寸以内。刀面应维持平准度，同时前刀面和后刀面角度应控制在合理的范围以内，如若发现参数有误，应当立即调整，如此才可以确保使用的安全性，且生产出合格的微细钻头产品。

2微细加工方法

一、LIGA技术在微模具制作中的应用

（一）LIGA技术的原理

LIGA技术是利用较大功率同步加速器产生的X射线，经过X-ray光刻，光阻投影形成人工塑料微型结构，然后经过电铸制模形成金属模具，最后经过铸模复制形成所需的塑料产品。其工艺流程为：1、同步X-ray曝光光刻的条件有同步X射线和铜掩模板，铜掩模板由吸收体、掩膜支撑体、光刻胶和铜板基片组成，利用同步辐射X射线产生的二维图形投射到铜掩模板，吸收体吸收X射线的能量，转移到光刻胶上，通过控制单点光束的强度，刻蚀一定深宽比的三维图形。

2、光刻显影

利用光刻胶易被X射线降解的原理，即经过X射线曝光光刻胶的分子长键发生断裂，大分子变成小分子，然后将被曝光的光刻胶放到显影液中处理，被曝光降解的光刻胶的小分子溶解在显影液中，没有被曝光的光刻胶的大分子则不溶于显影液，因此形成了与掩膜图形一致的三维光刻胶微结构。

3、电铸制模

摘要微机械元件和微机械仪器，适于大批量生产，具有成本低廉、性能优良和体积微小及集成度高的特点，近十年来，研制、开发及市场扩大方面取得了巨大的进展，展现了美好的前景。

一、前言

微电子技术的发展，为通讯、信息处理和生产、生活及办公自动化等领域带来了巨大的进步，使人类的生活方式、思维方式和社会的产业结构发生了巨大的变化，将人类带入了信息时代。

在电子技术深入发展的同时，一项新的技术棗微机械技术悄然的诞生。微机械发展迅速，具有巨大的发展潜力和应用前景。许多科学家坚信，它将成为继微电子技术之后又一项推动社会迅速进步的革命性技术。

微机械的全称为微电子机械系统，是以微电子技术和微加工技术为基础的一项新技术。早在六十年代，微机械技术的概念就开始萌芽，一些富有创见的科学家开始探索用硅的微加工方法，制作传感器、执行器和控制器，并设想将它们集成在微小的几何空间，从而形成高度自动化、智能化、可以大批量生产、价格低廉的微电子机械系统。八十年代末，微机械压力传感器等技术的成熟并市场化，IC工艺制作的静电微电机的研制成功，标志着微机械技术已经发展成了一门独立的新兴学科。在科学家们的推动下，微机械技术受到了美国、德国、日本等发达国家的重视，投入了大量的人力物力，十余年间，微机械技术取得了众多新成果，微机械技术透浸到众多领域，产生了巨大的经济和社会效益，展现了美好的前景。

二、微机械元件

1微电子机械系统的概述

1.1微电子机械系统的概念

微电子机械系统主要结构有微型传感器、制动器以及处理电路。其是一种微电子电路与微机械制动器结合的尺寸微型的装置，其在电路信息的指示下可以进行机械操作，并且还能够通过装置中的传感器来获取外部的数据信息，将其进行转化处理放大，进而通过制动器来实现各种机械操作。而微电子机械系统技术是以微电子机械系统的理论、材料、工艺为研究对象的技术。微电子系统并不只是单纯的将传统的机电产品微型化，其制作材料、工艺、原理、应用等各个方面都突破了传统的技术限制，达到了一个微电子、微机械技术结合的全新高度。微电子机械系统是一种全新的高新科学技术，其在航天、军事、生物、医疗等领域都有着重要的作用。

1.2微电子机械系统技术的特点

1.2.1尺寸微型化

传统机械加工技术的最小单位一般是cm，而微电子机械系统技术下的机械加工往往最小单位已经涉及到了微米甚至纳米。这以尺寸的巨大变化使得微电子机械系统技术下的原件具有微型化的特点，其携带方便，应用领域更加广阔。

摘要：随着社会经济的发展，人们对科技产品的要求越来越高，市场竞争也愈加激烈，对此就需要加快产品更新升级。在产品制造中，金属材料是重中之重，但金属材料在生产中需要时间周期，传统的制造方法最短几周，最长则需要几个月才能完成，这段时间内就会失去市场先机。为了解决这种问题，一种全新的技术开始发展起来，便于机械制造中的金属材料快速成型，帮助制造业赢得时间机会。基于此，就需要机械制造企业熟悉掌握快速成型技术的应用，才能切实应用到实际中，以下做出详细的分析研究。

关键词：机械制造金属材料；快速呈现技术；集成制造

快速成型技术的出现时间并不长，于20世纪80年代末，这一技术的出现，标志着工业发展的成熟。具体来说，快速成型技术是机械制造业的一大创新突破，集多种工艺为一体的精密机械，可以在短时间内使得金属材料成型，优化了传统金属材料制造中的时间问题，且操作较为便捷，不需要使用机械加工设备就可以制造出原件。这一工艺技术的出现提高了机械制造业的产出效率和质量，可以在短时间内高质完成机械零件的制造。对此，本文对快速成型技术工艺做出详细的论述。

1快速成型技术的基本原理和特点

快速成型技术与传统的制造技术不同，主要因原理本身存在差别，若想要在实际中正确运用，首先需要了解快速成型技术的基本原理和特点。1.1快速成型技术的基本原理。快速成型技术和字面意思相同，便于金属材料的快速成型。其构成也是集将现代CAM技术、CAD技术、计算机数控技术、激光技术、新材料技术结合起来，并进行优化形成。除此之外，快速成型技术有多种不同的工艺，具体要根据所需金属材料的功能选择符合的技术。但总的来说，其原理相同。由于其立体制造方式与打印机有相似之处，多数人也将其比喻成“立体打印机”。具体来说，快速成型技术原理，即成型方式，是充分利用工艺中的CAD技术、CAM技术。其中，CAD技术负责描述出所需金属材料的模型，将数据资料录入到计算机中，计算机会根据指令绘制出虚拟模型，同时，还便于修改。提高机械零件的设计质量和效率。同时，还会对层片进行测验和修正，生成正确的数控加工代码。之后，再通过CAM技术对材料进行控制，确保材料准确的叠加起来，形成一个三维实体。1.2快速成型技术的特点。快速成型技术不同于传统的机械材料制造技术，具有高效、便捷等特点，以下做出详细论述。（1）省时、高效。传统的机械材料制造周期较长，短则几周，长则几个月，对机械制造商来说失去了市场先机。而快速成型技术具备CAD技术，可以快速完成机械模型，最短的完成时间是几个小时，最长也只需要几十个小时就可完成，相比传统的制造技术来说，节省了大部分时间，对产品制造生产来说都非常有利。（2）操作简捷。快速成型技术在材料制造中不需要特定的模具和工装夹具，省去了操作步骤，同时，也能降低材料的制造成本。除此之外，修改也较为便捷，可直接通过软件快速完成，便于产品一次成型。（3）远程操控。快速成型技术加入了计算机技术，而通过计算机技术可以实时进行操作，不受时间地点的限制，用户只需要通过网络将机械材料的CAD数据传输给制造商，便可快速制出成品，更加高效便捷。

2快速成型系统的应用