[发明专利]微小型装配体整体一次成型制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种微小型装配体的制作方法，具体说是微小型装配体整体一次成型制作方法，尤其是含有多种不同材料部件的微小型装配体的整体一次成型方法。采用快速成型和喷射成型技术逐层制作含有多种材料的、内含多个零部件的微小型装配体(微机构，又称为微装配体)的整体制作。

背景技术

由多个小型或微型零部件组成的微小型装配体，尤其是每个零部件的材料不尽相同的情况下，对于该类装配体的加工目前一般是采用单独加工每个零部件，然后再分别进行装配。如美国用于25mm小口径弹引信的微机电系统(MEMS)安全系统就包括夹板、带有弹簧的后坐滑块及离心滑块、后坐保险锁、指令摆锁和微型火工品等部件。其装配过程包括以下三道工序：微机械零部件的装配、微型火工品的装配、MEMS安全系统的系统级装配。

对于微小型机构的装配，有以下特点：1)装配精度高。微小型机构的各零部件尺寸一般在20μm～10mm，因此对装配精度要求很高。如果手工操作则只能借助适当的观察和辅助手段，而且花费时间长，并对操作者提出很高的要求，才能保证微小机构的装配质量。2)各零部件制造精度高。为了保证有足够的装配精度，因此就要求各零部件在单独制造时的精度相应提高，尤其是对于微零件而言，更加大了加工难度，提高了加工成本。3)成品率低。微装配机构中常含有易损坏或易变形的结构部件，如悬臂梁结构、薄壁结构等，此类部件在进行装配时如采用传统的夹持技术，就会很容易造成零件的损坏或变形，导致出现较多的废品。据统计，目前微小型机构的装配成本占到整个产品制造成本的40％～50％，甚至有时高达70％以上，因此，提高装配生产率带来的经济效益将会非常显著。

因此，针对微装配过程中以上特点，目前主要有两种解决方案：一是将传统的机器人、夹持器微型化，通过视觉、力反馈控制实现超精密操作；二是在开环控制方式下通过细微零件的自装配实现并行操作。由于前一类方法存在传感器信息准确获取困难、难以实时处理和控制精度低等固有问题，越来越多的学者将注意力放在自装配技术的研究上。

但以上所述的还只是含有同种材料的多零件装配问题，对于含有多种材料的微制造及微装配的研究，目前还处于一种探索阶段。

发明内容

本发明的目的在于，克服现有技术存在的技术缺陷，提供一种采用微滴喷射方式快速、低成本的制作高精度、可适用于含有多种材料的微装配体的整体一次成型方法。

本发明是运用如下技术方案来实现发明目的的：

a.根据设计的微装配体三维CAD模型(计算机三维数字模型)，按照其所含部件的成型材料的分布特征，对该CAD模型进行上色处理，每种颜色对应一种微装配体的部件或部件的成型材料；

b.将上过色的微装配体三维CAD模型进行离散化切片分层处理，得到含有成型材料信息与结构信息的一系列二维切片；

c.将各二维切片的结构信息转化成相应的数控加工轨迹，使得各二维切片中的成型材料信息与相应成型材料的微型喷嘴相对应，以控制微型喷嘴的开与关；通过数控运动和微型喷嘴喷射材料，实现每个二维切片分层的精确堆积；逐层堆积，层层粘结叠加，完成微装配体成型；

d.待一层堆积完成后，在每层的未被喷射的区域内用支撑材料喷嘴喷射支撑材料填充；

e.根据微装配体设计需要去除或保留每层填充的支撑材料，即获得与计算机实体模型相对应的微装配体。

所述对微装配体三维CAD模型进行上色处理，其方法是：根据制作的微装配体的材料分布要求，用某个特定的色彩分别表示或对应装配体中各零件所使用的某种材料；或

用色彩分布函数分别表示或对应装配体中各零件所使用的材料分布特征。

对于零件某一个或几个局部特征或整体中同时含有多种或多相材料的情形，可以采用贴图方式进行色彩渗透的方法完成上色处理。所谓贴图方式就是把通过其他软件或方法所获得的零件的材料分布图形或图像，在软件环境下，映像至三维CAD实体模型的表面，并指定色彩渗透或材料渗透深度。