微機械范文10篇

摘要:隨著我國工業技術的不斷發展，精密微小零件已經廣泛運用于高新技術領域，發展超精密微機械制造技術可以滿足對現代醫學、航空航天等領域的需求。本文確定了超精密微機械制造技術內涵，分析了超精密微機械制造技術的特點、關鍵技術和發展趨勢。

關鍵詞:超精密微機械加工;微切削技術;機械制造

精密三維微小零件已經廣泛運用于航空航天、國防工業等高新技術領域，這些超精密三維微小零件的尺寸在毫米級甚至微米級、形狀異化、材料多樣，且表面尺寸精度要求較高，在結構形狀、可靠性等方面也有較高的功能要求。為了滿足微小零件的加工質量要求，超精密微機械制造技術被廣泛應用于微小零件加工中，并得到了較為廣泛的應用。楊淑子院士認為，“微系統及微制造產品的廣泛應用，將會帶來一場技術革命，這也是我國趕超世界先進水平，向先進加工技術邁進的一個突破口。”因此，超精密微機械制造技術應用已成為國內機械制造業研究的熱點領域。

一、超精密微機械制造技術的內涵

美國WTEC(WorldTechnologyEvaluationCenter)認為，所謂超精密微機械制造技術是指采用3D非光刻(Non-lithography)技術在不同材料上加工為100μm～10mmd且精度在10-3-10-5的微型尺寸零件的技術的統稱。日本東北大學廚川研究室認為，所謂超精密微機械制造技術是指最小尺寸在亞毫米級(Sub-mi-li)，精度約在亞微米級(Sub-micro)微小零件的加工。歐盟研發計劃小組認為凡是在不同該材料上的各種細微加工及成型制造統稱為超精密微機械制造技術。以上定義盡管表達方式略有不同，但均是指采用No-MEMS制造技術，將傳統加工技術微小化，實現微小零件大批量生產的加工技術，其目的就是實現“小機床加工小零件”。

二、超精密微機械制造技術的特點

吳永亮等利用小波變換把隨機誤差分為白噪聲和有色噪聲，并建立了隨機誤差的模型[5]。袁贛南等提出了一種陀螺隨機誤差的在線補償技術，實驗結果表明精度有了較大提高[7]。YigiterYuksel等提出了一種剩余偏差溫度補償方法，實驗結果表明該方法能夠增強系統的魯棒性[8]。JacquesGeorgy等利用非線性系統識別的方法對陀螺的隨機漂移誤差建模，實驗結果表明該方法很有效[9]。UmarIqbal提出了一種并行串級模塊對誤差進行建模，并進行了實車路面實驗驗證[10]。王新龍等提出了一種能夠適應陀螺漂移時變特點的自適應濾波算法，試驗表明該方法是一種有效的去除光纖陀螺隨機漂移噪聲方法[11]。研究表明，陀螺的隨機誤差源是多樣的、變化的，很難用某一個確定的模型來描述。而AR隨機誤差模型具有較好的靈活度，能夠描述大多數的隨機過程。本文首先分析了微機械陀螺的工作原理和誤差來源，從機理上解釋了微機械陀螺誤差產生的原因。在理論分析的基礎上，基于時間序列的分析建立了微機械陀螺角速度隨機誤差的AR模型。然后基于所建立的AR誤差模型，采用卡爾曼濾波方法對隨機誤差進行了濾波處理。實驗結果驗證了所建模型的有效性。

1微機械陀螺工作原理及誤差分析

1.1微機械陀螺工作原理本文中采用的微機械陀螺是振動陀螺，如圖1所示。其工作原理是：高頻振動質量塊在沿相反方向連續運動，如果沿垂直與的方向施加角加速度時，在哥氏效應的作用下，將會在另一軸方向產生與角加速度成比例的哥氏力。該哥氏力使高頻振動質量塊產生振動，通過外圍轉換電路將高頻振動質量塊的振幅轉換為可測得的電信號，從而獲得輸入角加速度的信息。

1.2微機械陀螺誤差分析引起微機械陀螺產生誤差的因素很多，而且各種原因之間相互關聯。總體來看，陀螺的誤差分為兩類，一類是確定性誤差，一類是隨機誤差。確定性誤差是由器件的制造缺陷、安裝誤差、環境干擾和刻度因數等因素共同決定的。陀螺的確定性誤差主要包括常值零偏、刻度因素誤差和軸失準角等，這類誤差一般具有一定的變化規律，能夠利用確定的函數關系來描述，可以通過轉臺、溫度測試試驗進行參數標定。隨機誤差由某種隨機干擾隨機產生，無法利用確定的函數關系來描述。陀螺的隨機誤差主要由隨機常數、隨機游走、隨機斜坡等組成。

1.3平穩性檢驗本文將陀螺的隨機誤差看作一個隨機過程，采用基于時間序列分析的方法建立陀螺的隨機誤差模型。時間序列建模要求序列為平穩、正態、零均值時間序列，因此建模之前需要檢驗陀螺隨機誤差數據序列的平穩性。這里定義游程是保持序列原有順序的情況下，具有相同符號的序列。游程過多或過少都被認為是存在非平穩趨勢。設時間序列數據足夠長，把數據分成K個等長度的子序列，子序列長度為N。N1、N2分別為各子序列正負值的個數，γ為子序列游程數。

2基于時間序列分析的隨機誤差建模

摘要：一種用于微機械慣性傳感器研制與開發的檢測平臺，介紹電容式慣性傳感器微電容信號的檢測原理、該系統的總體結構、各個組成部分的工作原理及自動檢測方法。

關鍵詞：微機電系統（MEMS）微機械陀螺（MMG）檢測

隨著科學技術的發展，許多新的科學領域相繼涌現，其中微米/納米技術就是諸多領域中引人注目的一項前沿技術。20世紀90年代以來，繼微米/納米技術成功應用于大規模集成電路制作后，以集成電路工藝和微機械加工工藝為基礎的各種微傳感器和微機電系統（MEMS）脫穎而出，平均年增長率達到30%。微機械陀螺是其中的一個重要組成部分。目前，世界各個先進工業國家都十分重視對MMG的研究及開發，投入了大量人力物力，低精度的產品已經問世，正在向高精度發展。

1微機械振動陀螺儀的簡要工作原理

陀螺系統組成見圖1，它由敏感元件、驅動電路、檢測電路和力反饋電路等組成。在梳狀靜電驅動器的差動電路上分別施加帶有直流偏置但相位相反的交流電壓，由于交變的靜電驅動力矩的作用，質量片在平行于襯底的平面內產生繞驅動軸Z軸的簡諧角振動。當在振動平面內沿垂直于檢測軸的方向（X方向）有空間角速度Ω輸入時，在哥氏力的作用下，檢測質量片便繞檢測軸（Y軸）上下振動。這種振動幅度非常小，可以由位于質量片下方、淀積在襯底上的電容極板檢測，并通過電荷放大器、相敏檢波電路和解調電路進行處理，得到與空間角速度成正比的電壓信號。

在科研及加工過程中，一個重要的內容就是檢測陀螺儀的特性，如工作狀態諧振頻率、帶寬增益、Q值等，于是就提出了微機械慣性傳感器檢測平臺的研制任務。根據陀螺儀的工作原理，整個儀器包括兩大部分：驅動信號發生部分和表頭的輸出信號檢測部分。驅動信號發生部分對待測的慣性傳感器給予適當的驅勸信號，使傳感器處于工作狀態。信號檢測部分要求檢測出微小電容變化，經過放大、解調處理后，將模擬量轉換成數字量采集到PC機中，分析輸出信號，以確定慣性表的特性。

摘要：一種用于微機械慣性傳感器研制與開發的檢測平臺，介紹電容式慣性傳感器微電容信號的檢測原理、該系統的總體結構、各個組成部分的工作原理及自動檢測方法。

關鍵詞：微機電系統（MEMS）微機械陀螺（MMG）檢測

隨著科學技術的發展，許多新的科學領域相繼涌現，其中微米/納米技術就是諸多領域中引人注目的一項前沿技術。20世紀90年代以來，繼微米/納米技術成功應用于大規模集成電路制作后，以集成電路工藝和微機械加工工藝為基礎的各種微傳感器和微機電系統（MEMS）脫穎而出，平均年增長率達到30%。微機械陀螺是其中的一個重要組成部分。目前，世界各個先進工業國家都十分重視對MMG的研究及開發，投入了大量人力物力，低精度的產品已經問世，正在向高精度發展。

1微機械振動陀螺儀的簡要工作原理

陀螺系統組成見圖1，它由敏感元件、驅動電路、檢測電路和力反饋電路等組成。在梳狀靜電驅動器的差動電路上分別施加帶有直流偏置但相位相反的交流電壓，由于交變的靜電驅動力矩的作用，質量片在平行于襯底的平面內產生繞驅動軸Z軸的簡諧角振動。當在振動平面內沿垂直于檢測軸的方向（X方向）有空間角速度Ω輸入時，在哥氏力的作用下，檢測質量片便繞檢測軸（Y軸）上下振動。這種振動幅度非常小，可以由位于質量片下方、淀積在襯底上的電容極板檢測，并通過電荷放大器、相敏檢波電路和解調電路進行處理，得到與空間角速度成正比的電壓信號。

在科研及加工過程中，一個重要的內容就是檢測陀螺儀的特性，如工作狀態諧振頻率、帶寬增益、Q值等，于是就提出了微機械慣性傳感器檢測平臺的研制任務。根據陀螺儀的工作原理，整個儀器包括兩大部分：驅動信號發生部分和表頭的輸出信號檢測部分。驅動信號發生部分對待測的慣性傳感器給予適當的驅勸信號，使傳感器處于工作狀態。信號檢測部分要求檢測出微小電容變化，經過放大、解調處理后，將模擬量轉換成數字量采集到PC機中，分析輸出信號，以確定慣性表的特性。

摘要微機械元件和微機械儀器，適于大批量生產，具有成本低廉、性能優良和體積微小及集成度高的特點，近十年來，研制、開發及市場擴大方面取得了巨大的進展，展現了美好的前景。

一、前言

微電子技術的發展，為通訊、信息處理和生產、生活及辦公自動化等領域帶來了巨大的進步，使人類的生活方式、思維方式和社會的產業結構發生了巨大的變化，將人類帶入了信息時代。

在電子技術深入發展的同時，一項新的技術棗微機械技術悄然的誕生。微機械發展迅速，具有巨大的發展潛力和應用前景。許多科學家堅信，它將成為繼微電子技術之后又一項推動社會迅速進步的革命性技術。

微機械的全稱為微電子機械系統，是以微電子技術和微加工技術為基礎的一項新技術。早在六十年代，微機械技術的概念就開始萌芽，一些富有創見的科學家開始探索用硅的微加工方法，制作傳感器、執行器和控制器，并設想將它們集成在微小的幾何空間，從而形成高度自動化、智能化、可以大批量生產、價格低廉的微電子機械系統。八十年代末，微機械壓力傳感器等技術的成熟并市場化，IC工藝制作的靜電微電機的研制成功，標志著微機械技術已經發展成了一門獨立的新興學科。在科學家們的推動下，微機械技術受到了美國、德國、日本等發達國家的重視，投入了大量的人力物力，十余年間，微機械技術取得了眾多新成果，微機械技術透浸到眾多領域，產生了巨大的經濟和社會效益，展現了美好的前景。

二、微機械元件

摘要：微機械在科學技術和工農業生產等多個領域的應用已經越來越廣泛，同時引起了相關人員的重視和關注。對微機械制造常規加工方法進行研究，其主要目的就在于促進微機械領域的可持續發展。本文對適用于微機械制造的常規加工方式，微細切削加工與微細加工方法進行了分析與探討，以期為廣大研究微機械制造加工方法的人士提供有價值的借鑒。

關鍵詞：微機械制造；常規加工；方法

在現代社會發展過程中，微機械運用范圍甚廣，與此同時依據現今運用情況和將來社會發展趨勢看來，微機械發展前景廣闊，所以相關機構與人員需要強化對微機械加工方式的探究，讓其可以在各行業中發揮出最大價值與作用。微機械通過在各國長時間的發展，已經褪去了傳統機械的稚嫩，增添了制造元器件的功能。大部分都知道，元器件對社會各行業而言是不能夠缺少的一個部分，且伴隨有關企業的持續擴展，對元器件的需求量變大。

1微細切削加工方法

（1）微細車削。微細車削技術通常使用在回轉類型的零件之中，并且也使用在微型零件中，這一技術和別的加工方式不同，微細車削加工技術在加工階段必須要關注到的事項很多，詳細可以整理為這樣幾個方面：1）達到車床微型化；2）全面采用車削狀態監測體系，防止在加工的時候出現質量方面的問題；3）提高了主軸的要求，比如，高精度主軸或者高回轉精度主軸；4）伺服進給系統選取，在實際選取的過程中，往往比較關注分辨率而非生產量；5）微細切削加工技術最主要的設備為車刀，因為是對微型部件進行加工，所以車刀需要挑選鋒利的且刀尖很小的，并且需要確保其硬度。（2）微細沖壓。微細沖壓加工方式大多數運用在儀器儀表領域中，儀器儀表一般存在著很多小孔板件，而對于這部分小孔進行加工的時候，微細沖壓加工方式是非常有效的，這一技術的優勢就是可以投入很少的成本，效率很高，同時還可以支持大批量的生產。在生產的階段，可以盡可能防止產生質量問題，通過加工的儀器儀表一般可以將其使用年限延長，與此同時在實際使用的過程中能夠減少出現故障問題的概率。雖微細沖壓加工方式從當前社會發展情況看來已經趨于成熟，可是這并不代表其沒有了上升的空間。現如今，這一技術開始向著加強凸模強度與縮減沖床尺寸趨勢發展，滿足這一要求就能夠確保材料加工質量，還可以有效保護被加工材料。（3）微細鉆削。這種加工方法可以對不超過0.5mm的孔展開有效的處理，對精密電子零件加工效果良好，與此同時不會產生零件變形的問題，在使用階段可以充分處理好尺寸精度偏差問題。鐘表加工過程中，會產生諸多非常小的零件，運用這種加工方法以后容易根據設計圖紙在指定位置鉆孔，在后期生產加工中把零件組合在一起，可以充分滿足使用需求。而該方法的核心就是挑選鉆頭，硬度和尺寸均應當和使用時維持一致，倘若出現影響使用安全性的問題，可在實際生產加工以前替換鉆頭，把孔的直徑把控在和設計方案相符的尺寸以內。刀面應維持平準度，同時前刀面和后刀面角度應控制在合理的范圍以內，如若發現參數有誤，應當立即調整，如此才可以確保使用的安全性，且生產出合格的微細鉆頭產品。

2微細加工方法

一、LIGA技術在微模具制作中的應用

（一）LIGA技術的原理

LIGA技術是利用較大功率同步加速器產生的X射線，經過X-ray光刻，光阻投影形成人工塑料微型結構，然后經過電鑄制模形成金屬模具，最后經過鑄模復制形成所需的塑料產品。其工藝流程為：1、同步X-ray曝光光刻的條件有同步X射線和銅掩模板，銅掩模板由吸收體、掩膜支撐體、光刻膠和銅板基片組成，利用同步輻射X射線產生的二維圖形投射到銅掩模板，吸收體吸收X射線的能量，轉移到光刻膠上，通過控制單點光束的強度，刻蝕一定深寬比的三維圖形。

2、光刻顯影

利用光刻膠易被X射線降解的原理，即經過X射線曝光光刻膠的分子長鍵發生斷裂，大分子變成小分子，然后將被曝光的光刻膠放到顯影液中處理，被曝光降解的光刻膠的小分子溶解在顯影液中，沒有被曝光的光刻膠的大分子則不溶于顯影液，因此形成了與掩膜圖形一致的三維光刻膠微結構。

3、電鑄制模

摘要微機械元件和微機械儀器，適于大批量生產，具有成本低廉、性能優良和體積微小及集成度高的特點，近十年來，研制、開發及市場擴大方面取得了巨大的進展，展現了美好的前景。

一、前言

微電子技術的發展，為通訊、信息處理和生產、生活及辦公自動化等領域帶來了巨大的進步，使人類的生活方式、思維方式和社會的產業結構發生了巨大的變化，將人類帶入了信息時代。

在電子技術深入發展的同時，一項新的技術棗微機械技術悄然的誕生。微機械發展迅速，具有巨大的發展潛力和應用前景。許多科學家堅信，它將成為繼微電子技術之后又一項推動社會迅速進步的革命性技術。

微機械的全稱為微電子機械系統，是以微電子技術和微加工技術為基礎的一項新技術。早在六十年代，微機械技術的概念就開始萌芽，一些富有創見的科學家開始探索用硅的微加工方法，制作傳感器、執行器和控制器，并設想將它們集成在微小的幾何空間，從而形成高度自動化、智能化、可以大批量生產、價格低廉的微電子機械系統。八十年代末，微機械壓力傳感器等技術的成熟并市場化，IC工藝制作的靜電微電機的研制成功，標志著微機械技術已經發展成了一門獨立的新興學科。在科學家們的推動下，微機械技術受到了美國、德國、日本等發達國家的重視，投入了大量的人力物力，十余年間，微機械技術取得了眾多新成果，微機械技術透浸到眾多領域，產生了巨大的經濟和社會效益，展現了美好的前景。

二、微機械元件

1微電子機械系統的概述

1.1微電子機械系統的概念

微電子機械系統主要結構有微型傳感器、制動器以及處理電路。其是一種微電子電路與微機械制動器結合的尺寸微型的裝置，其在電路信息的指示下可以進行機械操作，并且還能夠通過裝置中的傳感器來獲取外部的數據信息，將其進行轉化處理放大，進而通過制動器來實現各種機械操作。而微電子機械系統技術是以微電子機械系統的理論、材料、工藝為研究對象的技術。微電子系統并不只是單純的將傳統的機電產品微型化，其制作材料、工藝、原理、應用等各個方面都突破了傳統的技術限制，達到了一個微電子、微機械技術結合的全新高度。微電子機械系統是一種全新的高新科學技術，其在航天、軍事、生物、醫療等領域都有著重要的作用。

1.2微電子機械系統技術的特點

1.2.1尺寸微型化

傳統機械加工技術的最小單位一般是cm，而微電子機械系統技術下的機械加工往往最小單位已經涉及到了微米甚至納米。這以尺寸的巨大變化使得微電子機械系統技術下的原件具有微型化的特點，其攜帶方便，應用領域更加廣闊。

摘要：隨著社會經濟的發展，人們對科技產品的要求越來越高，市場競爭也愈加激烈，對此就需要加快產品更新升級。在產品制造中，金屬材料是重中之重，但金屬材料在生產中需要時間周期，傳統的制造方法最短幾周，最長則需要幾個月才能完成，這段時間內就會失去市場先機。為了解決這種問題，一種全新的技術開始發展起來，便于機械制造中的金屬材料快速成型，幫助制造業贏得時間機會。基于此，就需要機械制造企業熟悉掌握快速成型技術的應用，才能切實應用到實際中，以下做出詳細的分析研究。

關鍵詞：機械制造金屬材料；快速呈現技術；集成制造

快速成型技術的出現時間并不長，于20世紀80年代末，這一技術的出現，標志著工業發展的成熟。具體來說，快速成型技術是機械制造業的一大創新突破，集多種工藝為一體的精密機械，可以在短時間內使得金屬材料成型，優化了傳統金屬材料制造中的時間問題，且操作較為便捷，不需要使用機械加工設備就可以制造出原件。這一工藝技術的出現提高了機械制造業的產出效率和質量，可以在短時間內高質完成機械零件的制造。對此，本文對快速成型技術工藝做出詳細的論述。

1快速成型技術的基本原理和特點

快速成型技術與傳統的制造技術不同，主要因原理本身存在差別，若想要在實際中正確運用，首先需要了解快速成型技術的基本原理和特點。1.1快速成型技術的基本原理。快速成型技術和字面意思相同，便于金屬材料的快速成型。其構成也是集將現代CAM技術、CAD技術、計算機數控技術、激光技術、新材料技術結合起來，并進行優化形成。除此之外，快速成型技術有多種不同的工藝，具體要根據所需金屬材料的功能選擇符合的技術。但總的來說，其原理相同。由于其立體制造方式與打印機有相似之處，多數人也將其比喻成“立體打印機”。具體來說，快速成型技術原理，即成型方式，是充分利用工藝中的CAD技術、CAM技術。其中，CAD技術負責描述出所需金屬材料的模型，將數據資料錄入到計算機中，計算機會根據指令繪制出虛擬模型，同時，還便于修改。提高機械零件的設計質量和效率。同時，還會對層片進行測驗和修正，生成正確的數控加工代碼。之后，再通過CAM技術對材料進行控制，確保材料準確的疊加起來，形成一個三維實體。1.2快速成型技術的特點。快速成型技術不同于傳統的機械材料制造技術，具有高效、便捷等特點，以下做出詳細論述。（1）省時、高效。傳統的機械材料制造周期較長，短則幾周，長則幾個月，對機械制造商來說失去了市場先機。而快速成型技術具備CAD技術，可以快速完成機械模型，最短的完成時間是幾個小時，最長也只需要幾十個小時就可完成，相比傳統的制造技術來說，節省了大部分時間，對產品制造生產來說都非常有利。（2）操作簡捷。快速成型技術在材料制造中不需要特定的模具和工裝夾具，省去了操作步驟，同時，也能降低材料的制造成本。除此之外，修改也較為便捷，可直接通過軟件快速完成，便于產品一次成型。（3）遠程操控。快速成型技術加入了計算機技術，而通過計算機技術可以實時進行操作，不受時間地點的限制，用戶只需要通過網絡將機械材料的CAD數據傳輸給制造商，便可快速制出成品，更加高效便捷。

2快速成型系統的應用