《微型構件精密塑性微成形關鍵技術與基礎理論》是依託哈爾濱工業大學，由郭斌擔任項目負責人的重點項目。
基本介紹
- 中文名：微型構件精密塑性微成形關鍵技術與基礎理論
- 依託單位：哈爾濱工業大學
- 項目類別：重點項目
- 項目負責人：郭斌
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
塑性微成形技術具有成本低、效率高以及成形質量好等優點，非常適合微型構件的低成本批量可控制造，在航空航天、微電子、生物醫療、紡織印染和石油化工等領域具有廣闊的套用前景。塑性微成形技術並不是巨觀塑性成形的簡單縮小，由於尺寸效應、表面效應等因素的影響，使之成為一個新的重要研究領域。本項目以微型齒輪類構件和微噴構件為研究對象，開展微型構件的塑性可控微成形關鍵技術和基礎理論研究，主要研究塑性微成形機理、多場耦合條件下微觀組織演變規律、摩擦行為，建立尺寸效應模型，構建較為完善的塑性微成形理論框架；突破模具設計與製造、潤滑方法、微操作、線上測量和可控成形等關鍵技術，研究微型齒輪類部件的一體化成形和陣列微孔的沖裁成形，掌握微成形件性能和質量的表征、檢測和評價方法，實現微型構件的塑性可控微成形。這對於促進塑性微成形理論發展和塑性微成形技術在實際生產中的套用具有重要意義。
結題摘要
本項目構建了微成形分析軟體平台，開展了微孔類、微型齒輪類零件的可控制造研究，主要研究成果如下。通過微鐓粗等實驗研究發現，材料的流動應力隨著試樣尺寸的減小而減小；微型模具型腔尺寸是材料晶粒尺寸2倍時，模壓成形時坯料充填的筋高寬比呈現最小值；模具沖裁間隙與晶粒尺寸之比是影響微沖裁尺寸效應和斷面質量的主要因素；研究了液體潤滑條件下微成形摩擦尺寸效應產生機理。通過以上研究，揭示了介觀尺度下材料連續、非均勻塑性變形本質。針對不同微成形特點，構建了材料本構模型，並將其作為用戶子程式嵌入商業軟體ABAQUS；開發了一個採用VORONOI圖對多晶體材料進行建模的軟體，作為前處理；基於MATLAB開發的織構和極圖顯示後處理軟體。搭建起包括前處理、模擬計算以及後處理三部分組成的模擬平台，構建了塑性微成形理論框架。微型模具是開展微成形研究的必要工具。本項目提出了一種微細工具電極線上製作技術，加工誤差達到±1μm ；提出了微型模具表面離子束表面拋光技術和DLC膜表面改性技術，提高了模具表面質量，實現了微型模具可控制造；研製雙直線電極驅動微成形設備，開發多工步協調控制系統，實現了微成形過程的精確控制。研製了微沖孔模具和送料機構，可精密沖裁出直徑600μm的陣列微孔和最小直徑為100μm的微孔，直徑精度為±2.0μm。研製集落料、拉深等於一體的複合成形模具裝置，開展了箔板微拉深成形工藝研究，成形出直徑1.0mm、拉深比為2.1的微型圓筒件。針對微型構件裝配難題，提出了一種一體化複合成形方法和模具結構，在一套模具內完成雙齒輪件的成形、裝配和穿軸，提高了微型雙齒輪件裝配精度。項目圓滿完成了計畫書規定的研究內容。成形的微型構件在慣性約束核聚變靶和微型引信等微系統中得到套用。發表SCI收錄論文27篇，獲得國家發明專利8個，獲得國家技術發明二等獎1項，黑龍江省技術發明獎一等獎和自然科學二等獎各1項。
