微制造 微型产品的设计与制造PDF电子书下载

第一章 微制造基础 1

1.1引言 1

1.2微成形（微尺度变形加工） 3

1.2.1微成形加工中的尺寸效应 4

1.2.2微尺度变形数值仿真 7

1.3分立零件微制造的机械微加工 8

1.3.1机械微加工中的尺寸效应 11

参考文献 14

第二章 半导体工业中的微制造工艺 19

2.1引言 19

2.2半导体衬底 19

2.2.1硅 19

2.2.2硅片制造 20

2.2.3硅的氧化 21

2.2.4碳化硅（SiC）与砷化镓（GaAs） 22

2.3化学气相沉积（CVD） 22

2.3.1CVD的类型 23

2.3.2CVD生长的优缺点 24

2.4光刻技术 25

2.5物理气相沉积（PVD） 26

2.6干法刻蚀技术 28

2.7湿法体材料微加工 29

2.8总结 30

参考文献 30

第三章 微尺度建模与分析 31

3.1引言 31

3.2微尺度下连续介质模型局限性 32

3.3修正的连续介质模型 34

3.4分子动力学模拟及其局限性 35

3.5微尺度模拟方法实例及其相互比较 36

3.5.1均匀摩擦下多晶体各向异性有限元法 36

3.5.2利用第一性原理计算电子态获得原子间势对摩擦界面进行分子动力学模拟 41

3.5.3晶体塑性有限元与分子动力学结合（注射—镦粗） 45

3.6总结、结论以及待研究的问题 50

参考文献 51

第四章 微尺度测量、检测与加工控制 52

4.1引言 52

4.2空间检测 53

4.2.1光学方法 53

4.3数字全息成像显微系统 59

4.3.1扫描式电子显微镜 60

4.4微坐标测量机——μCMM 61

4.5扫描式探针显微镜 62

4.5.1微计算机X射线照相术 63

4.5.2扫描声学显微镜 64

4.5.3微机械部件的测温 65

4.6机械特性的测量 66

4.6.1拉曼光谱法 66

4.6.2弯曲测试 67

4.6.3拉伸测试 67

4.6.4界面特性 68

参考文献 68

第五章 分层微制造 73

5.1引言 73

5.1.1历史 74

5.1.2加工步骤 75

5.1.3分层制造的优势 80

5.2分层制造工艺 81

5.2.1分类 81

5.2.2工艺细节 81

5.3材料和分层制造加工能力 100

5.3.1材料 100

5.3.2分层制造加工能力 102

5.4分层制造技术的应用 105

5.4.1快速成型 105

5.4.2快速模具 106

5.4.3快速/直接制造 109

5.5发展趋势 112

参考文献 114

第六章 激光微加工 125

6.1引言 125

6.2激光辐射、吸收和热效应 127

6.3激光加工材料 129

6.3.1激光加工金属和合金 129

6.3.2激光加工处理聚合物和复合材料 130

6.3.3激光加工处理玻璃和硅 130

6.3.4激光加工陶瓷与硅 130

6.4激光加工工艺参数 131

6.4.1激光光斑尺寸和光束质量 131

6.4.2峰值功率 131

6.4.3脉冲持续时间 132

6.4.4脉冲重复率 132

6.5超短脉冲激光烧蚀 133

6.5.1双温传热 133

6.5.2表面的电子发射和库仑爆炸 135

6.5.3电子发射形成早期等离子体 136

6.5.4流体动力学膨胀 137

6.6纳秒脉冲激光烧蚀 140

6.6.1烧蚀机理 140

6.6.2双脉冲激光烧蚀 142

6.6.3纳秒激光诱导等离子体 143

6.7激光冲击强化 145

6.7.1激光冲击强化加工 145

6.7.2激光冲击强化物理学 146

6.7.3LSP对材料机械特性的影响 149

6.7.4LSP的优势、劣势和应用 150

参考文献 151

第七章 聚合物微成型/成形工艺 157

7.1引言 157

7.2微模具成型用聚合物材料 159

7.3微模具成型工艺分类 160

7.4微模具成型加工普遍动力学 163

7.5微注射模具成型 166

7.5.1微注射成型设备 167

7.5.2注射模具快速热循环 168

7.5.3微注射模具成型工艺策略 169

7.6热模压 170

7.6.1高效热循环 171

7.6.2恒温模压成型 173

7.6.3贯穿厚度压印 173

7.6.4壳体图案模压 174

7.6.5模压成形压力实现 176

7.7微模具制造 177

7.8结论与正在进行的研究 178

参考文献 181

第八章 机械微制造 186

8.1引言 186

8.2微尺度下材料去除 187

8.2.1尺寸效应 187

8.2.2极限切削厚度 188

8.2.3微结构和晶粒尺寸影响 189

8.3刀具几何、磨损与变形 190

8.3.1微型刀具几何形状与涂层 191

8.3.2微切削刀具磨损机理 193

8.3.3动态载荷下刀具刚度和变形 194

8.4微车削 196

8.4.1作为刀具材料的金刚石 196

8.4.2金刚石微切削 197

8.5微端铣 198

8.5.1微型铣刀 199

8.5.2微铣削力学 200

8.5.3微铣削数值分析 201

8.5.4微铣削动态特性 204

8.5.5微端铣工艺规划 204

8.6微钻削 207

8.7微磨削 208

8.8微机床 210

参考文献 211

第九章 微成形 217

9.1引言 217

9.2微锻造 222

9.3微压印/模压 223

9.4微挤压 225

9.5微弯曲 227

9.6微冲压成形 228

9.7微拉深成形 228

9.8微液压成形 231

9.9微成形应用设备和系统 232

9.10总结与未来工作 233

参考文献 234

第十章 微细电火花加工（μ-EDM） 236

10.1引言 236

10.2微细电火花加工工艺 237

10.2.1微细电火花加工的物理原理 237

10.2.2脉冲发生器/电源 238

10.2.3微细电火花加工的变型 242

10.3微细电火花加工工艺的参数控制 246

10.3.1电参数 246

10.3.2材料的性能参数 248

10.3.3机械运动控制参数 249

10.4微细电火花加工性能测试 251

10.4.1材料去除率 251

10.4.2工具电极损耗率 251

10.4.3表面质量 251

10.4.4电火花间隙/切缝宽度、间隙宽度 252

10.4.5微细电火花加工小型化的公差和限制 252

10.5微细电火花加工工艺应用与实例 253

10.5.1在线电极制备 253

10.5.2利用微细电火花加工刀具 254

10.5.3制造用于钻孔的微型钻头（孔的尺寸与钻头相同） 256

10.5.4重复的模式转移批量处理 257

10.5.5成型加工微型腔和微型结构 260

10.5.6微细电火花铣削制造三维微特征和微模具 261

10.5.7微细电火花铣削精细特征 262

10.5.8大深径比微孔和喷嘴制造 262

10.5.9微细电火花加工的其他创新应用 263

10.6微细电火花加工最近的发展和研究 264

10.6.1LIGA和微细电火花加工 264

10.6.2微细电火花加工和微磨削 265

10.6.3微细电火花加工和微细电解加工 265

10.6.4微细电火花加工和微超声波加工 266

10.6.5振动辅助微细电火花加工 267

10.6.6混粉微细电火花加工 268

10.6.7微细电化学放电加工 269

10.7总结 270

参考文献 270

第十一章 微尺度金属粉末注射成型技术 275

11.1金属注射成型技术介绍 275

11.2微金属注射成型技术 276

11.3原料准备 277

11.3.1粉末 277

11.3.2黏结剂 278

11.3.3原材料的混炼 279

11.4注射成型 281

11.4.1微金属粉末注射成型技术的设备及工艺参数 281

11.4.2微金属粉末注射成型技术的模具镶块 282

11.4.3微金属粉末注射成型技术的变模温 283

11.5脱脂 285

11.6烧结 286

11.6.1微结构的烧结 287

11.6.2微齿轮的烧结 288

11.7结束语 289

参考文献 289

主题词索引 296