專利名稱：微機(jī)電安全密碼鎖編碼齒輪加工方法和加工裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及微細(xì)塑性加工技術(shù)領(lǐng)域，具體地說(shuō)明是一種微機(jī)電安全密碼鎖(MEMS safety lock)編碼齒輪加工方法和加工裝置，特別適用于抗干涉齒輪集機(jī)構(gòu)(CMGcounter meshing gears mechanism)編碼齒輪的制造加工。
背景技術(shù)：
“要害事件(high-consequence event)”是指對(duì)系統(tǒng)的疏忽操作，可能導(dǎo)致生命、財(cái)產(chǎn)的災(zāi)難性損失或危害環(huán)境的系統(tǒng)。微機(jī)電安全密碼鎖(MEMS safety lock)是一類用于確?！耙ο到y(tǒng)”安全性的裝置，也可稱為微鎖(microlock)、微型組合鎖(micro combination lock)、微型密碼鑒別器(micro discriminator)或微型使用控制開(kāi)關(guān)(micro use-control switch)。
從結(jié)構(gòu)上講，微機(jī)電安全密碼鎖由鎖體、控制回路、能量耦合通路三部分組成。典型的微機(jī)電安全密碼鎖含四個(gè)基本功能單元驅(qū)動(dòng)器、鑒別器機(jī)構(gòu)、耦合器和監(jiān)測(cè)器。驅(qū)動(dòng)器是直線式或回轉(zhuǎn)式致動(dòng)器，用以驅(qū)動(dòng)鑒別器機(jī)構(gòu)。鑒別器機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)解鎖碼裝定，是密碼鑒別的核心；通常使用一個(gè)24字長(zhǎng)的二元碼組(可表示為符號(hào)“A”，“B”的任意組合序列)解鎖，輸入意圖碼中任何一位誤碼，將導(dǎo)致鑒別器機(jī)構(gòu)鎖定。耦合器實(shí)質(zhì)上是一個(gè)需逐步動(dòng)作才能閉合的常開(kāi)型隔斷器，只有完全正確地輸入意圖碼才能將其逐步驅(qū)動(dòng)到通路“耦合”的解鎖位置，使能量或信號(hào)得以穿越鎖體。用于內(nèi)建自檢的監(jiān)測(cè)器服務(wù)于裝置的可靠性與可測(cè)試性，不影響功能實(shí)現(xiàn)。
MEMS安全密碼鎖要求有以下特點(diǎn)尺寸小、重量??；數(shù)百個(gè)單件定制的鎖可同批批量制造，成本低廉；耐振動(dòng)、沖擊；采用表面微機(jī)械加工時(shí)無(wú)需復(fù)雜的零件裝配。
目前，公知的微小型安全密碼鎖機(jī)構(gòu)是“迷宮中的銷釘(Pin in themaze)”機(jī)構(gòu)和“抗干涉齒輪集(CMGCounter meshing gears assembly)”機(jī)構(gòu)。它們的功能是密碼符號(hào)的機(jī)械裝配；與安全密碼鎖其他零部件配合，實(shí)現(xiàn)用戶輸人符號(hào)與裝定密碼符號(hào)的逐個(gè)鑒別，錯(cuò)誤的輸人符號(hào)將導(dǎo)致機(jī)構(gòu)鎖定。作為安全密碼鎖的“鎖芯”，安全密碼鎖機(jī)構(gòu)必然是單件定制的，以保證“一把鑰匙開(kāi)一把鎖”。
“抗干涉齒輪集”機(jī)構(gòu)由一對(duì)裝配有齒牙的“齒輪集”(或稱為“碼盤(pán)集”)軸平行并列布局構(gòu)成。一對(duì)“齒輪集”是多層成對(duì)配伍“碼盤(pán)”的集合。不同實(shí)施例中，“碼盤(pán)對(duì)組”的層數(shù)、各碼盤(pán)的齒牙裝定設(shè)計(jì)(即在圓周上的某個(gè)分度位置上是否裝定齒牙)，與預(yù)定的解鎖密碼符號(hào)組合有關(guān)，也與機(jī)構(gòu)的具體設(shè)計(jì)要求有關(guān)(是否“誤碼立即鎖定”、一把鎖是否允許有多組解鎖密碼等)。
“抗干涉齒輪集”機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)是機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單；密碼裝定邏輯較為復(fù)雜、隱含，安全性高；在安全密碼鎖裝置中，只需一種單向步進(jìn)驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)“抗干涉齒輪集”機(jī)構(gòu)，即可實(shí)現(xiàn)“密碼裝定與鑒別”、“誤碼齒牙干涉鎖定”、“裝置逐步解鎖到位”這三項(xiàng)密碼鎖裝置的核心功能。另外，從系統(tǒng)設(shè)計(jì)的安全性來(lái)考量，“抗干涉齒輪集”機(jī)構(gòu)也有突出的優(yōu)勢(shì)。例如，與后級(jí)“能量門(mén)控機(jī)構(gòu)(Energy gating mechanism)”的級(jí)聯(lián)接口環(huán)節(jié)上，可以容易地避免“單點(diǎn)失效(single point failure)”一類的安全性設(shè)計(jì)缺陷。
微電子機(jī)械系統(tǒng)(MEMSMicro electro mechanical system)的三類主流工藝是表面硅加工工藝、體硅加工工藝、以LIGA為代表的三維非硅材料加工工藝。其中LIGA技術(shù)(“LIGA”是德語(yǔ)單詞Lithographie，Galvanoformung和Abformung的縮寫(xiě))是80年代初由德國(guó)Karlsruhe原子核研究中心首先提出并發(fā)展起來(lái)的，它包括同步輻射光刻、微電鑄、微塑鑄三個(gè)過(guò)程。一般而論，LIGA技術(shù)制作3維微結(jié)構(gòu)具有如下優(yōu)點(diǎn)可制作較大尺度的微器件；可獲得高深寬比、大高度的微結(jié)構(gòu)；可制作不同材料的微器件，材料可以是金屬、合金、生物體可接受的聚合物、具有特殊光學(xué)性能的樹(shù)脂、高溫陶瓷等；塑鑄成型工藝使得簡(jiǎn)單的小批量生產(chǎn)成為可能。但它的缺點(diǎn)也很突出1)設(shè)備投資大。由于用到同步輻射，整體系統(tǒng)需要附加于高能加速器，運(yùn)行成本非常昂貴；2)工藝周期長(zhǎng)；3)組件尺寸難以減?。?)將LIGA零件裝配成部件/整機(jī)仍有一定困難。
美國(guó)Sandia國(guó)家實(shí)驗(yàn)室報(bào)道了用多層表面微機(jī)械工藝實(shí)現(xiàn)“抗干涉齒輪集”機(jī)構(gòu)的實(shí)例，驅(qū)動(dòng)裝置為靜電驅(qū)動(dòng)器。目前，我國(guó)表面微機(jī)械工藝的應(yīng)用幾乎空白；若用體硅加工制作“抗干涉齒輪集”機(jī)構(gòu)，可能由于碼盤(pán)厚度不夠，導(dǎo)致一對(duì)齒牙因干涉(鑒別到誤碼)時(shí)的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度不夠而根折，進(jìn)而使機(jī)構(gòu)、裝置失效。另外，“抗干涉齒輪集”機(jī)構(gòu)本身的“準(zhǔn)3維(2維圖形沿第3維拉伸)”結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與LIGA工藝的特點(diǎn)吻合。因此，用LIGA工藝制作“抗干涉齒輪集”機(jī)構(gòu)似乎是目前最佳的選擇。中國(guó)工程物理研究院的高楊等人在BSRF的LIGA實(shí)驗(yàn)站制作的單個(gè)碼盤(pán)LIGA工藝樣品，材料為金屬鎳，強(qiáng)度難以保證實(shí)際使用。
但“抗干涉齒輪集”機(jī)構(gòu)中各“碼盤(pán)集”是多層共軸聯(lián)動(dòng)的，必須解決“多層一體化碼盤(pán)集”的LIGA制作工藝問(wèn)題，才能對(duì)微小型安全密碼鎖裝置成品的安全性、可靠性有所貢獻(xiàn)。目前“多層一體化碼盤(pán)集”的LIGA制作工藝尚需解決如下工藝問(wèn)題1)LIGA的犧牲層工藝；2)獲得致密材料、低應(yīng)力結(jié)構(gòu)的電鑄工藝；3)大高度上的光刻對(duì)準(zhǔn)問(wèn)題；4)結(jié)構(gòu)加工誤差的控制問(wèn)題，如軸偏心控制、齒形精度控制等，以確保工藝成品達(dá)到設(shè)計(jì)要求。
隨著制造領(lǐng)域中微型化趨勢(shì)的不斷發(fā)展，微型零件的需求量越來(lái)越大。在20世紀(jì)90年代出現(xiàn)了將傳統(tǒng)塑性加工工藝應(yīng)用于大批量微型金屬元件制造的微成形(Microform)技術(shù)。作為一種全新的塑性加工技術(shù)，它繼承了傳統(tǒng)塑性加工技術(shù)的高生產(chǎn)率、最小或零材料損失、最終產(chǎn)品力學(xué)性能優(yōu)良和誤差小的特點(diǎn)，適合于近凈產(chǎn)品或凈產(chǎn)品的大批量生產(chǎn)。微成形中坯料材料的選擇和制備是微成形技術(shù)在材料學(xué)領(lǐng)域的一個(gè)重要研究方向。目前在微成形工藝當(dāng)中，所用材料很多是經(jīng)過(guò)一定特殊工藝加工的超細(xì)晶粒材料或非晶態(tài)材料，特別是一些尺寸非常小的零件的制造，基本上使用的都是這類材料。
與晶態(tài)合金以及常用微機(jī)械材料單晶硅相比，非晶合金由于在強(qiáng)度、硬度、沖擊斷裂能以及耐腐蝕性等方面具有明顯的優(yōu)勢(shì)，從而引起各國(guó)學(xué)者的重視。自從Inoue等在20世紀(jì)90年代提出大塊非晶合金成分選擇的3條原則之后，大塊非晶合金的制備取得了突破性的進(jìn)展，不但發(fā)展出如Mg，F(xiàn)e，Co，Zr，Pd，Ti，Cu，Nd，La等多種大塊非晶合金材料系列，而且所獲得的非晶合金尺寸和所需要的臨界冷卻速度也更具有實(shí)用意義。然而，由于大塊非晶合金在室溫下無(wú)論采用機(jī)加工還是塑性加工，其成形加工都十分困難，大大制約了大塊非晶合金的應(yīng)用。利用大塊非晶合金在過(guò)冷溫度區(qū)域內(nèi)的粘性流動(dòng)行為，開(kāi)發(fā)塑性精密成形技術(shù)，是解決這一問(wèn)題的有效方法之一。然而，利用大塊非晶合金在過(guò)冷溫度區(qū)域內(nèi)的粘性流動(dòng)行為，應(yīng)用微擠壓方式成形微機(jī)電安全密碼鎖編碼齒輪的技術(shù)目前尚未見(jiàn)報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有技術(shù)中LIGA技術(shù)設(shè)備投資大；工藝周期長(zhǎng)；組件尺寸難以減?。粚IGA零件裝配成部件/整機(jī)仍有一定困難的種種不足，本發(fā)明的目的之一是提供一種利用大塊非晶合金在過(guò)冷溫度區(qū)域內(nèi)的粘性流動(dòng)行為，應(yīng)用微擠壓方式成形抗干涉微機(jī)電安全密碼鎖編碼齒輪加工方法。
本發(fā)明的次一目的是提供一種具有設(shè)備投資小、工藝周期短、組件尺寸隨模具設(shè)計(jì)進(jìn)一步減小、裝配靈活的特點(diǎn)的微機(jī)電安全密碼鎖編碼齒輪加工裝置。
本發(fā)明技術(shù)方案如下微機(jī)電安全密碼鎖編碼齒輪加工方法包括如下步驟1)根據(jù)編碼齒輪的具體輪廓尺寸，制備編碼齒輪微型擠壓模具；選擇適當(dāng)尺寸的大塊非晶合金坯料；2)將裝有擠壓模具的加工裝置整體置于非接觸式加熱爐中，通入惰性氣體后開(kāi)始加熱，加熱溫度在Tg～Tx之間(Tg和Tx分別為所選大塊非晶合金的玻璃轉(zhuǎn)變溫度和晶化開(kāi)始溫度)，以保證大塊非晶合金在過(guò)冷液相溫度區(qū)域內(nèi)實(shí)現(xiàn)粘性流變成形；3)在擠壓模具溫度穩(wěn)定后，放入大塊非晶合金坯料，繼續(xù)加熱至溫度波動(dòng)消失，穩(wěn)定在Tg～Tx之間；4)實(shí)施微型擠壓成形，加載控制成形應(yīng)變速率在1×10-2～1×10-3s-1之間；5)成形結(jié)束后，卸載并取出裝置冷卻，避免坯料晶化，待裝置冷卻至室溫取出成形后的零件。
微機(jī)電安全密碼鎖編碼齒輪加工裝置包括微型直線馬達(dá)、上壓頭、限位套筒、磁致伸縮致動(dòng)器、氣保護(hù)非接觸式加熱爐、沖頭底座、沖頭、坯料、模具、模座、下壓頭，微型直線馬達(dá)與上壓頭的頂部連接，用以施加較大的輸出位移量；上壓頭的頸部設(shè)有限位套筒，避免過(guò)大的行程損壞磁致伸縮致動(dòng)器；上壓頭的下端安裝在惰性氣體保護(hù)下的非接觸式加熱爐內(nèi)；沖頭底座上端面與磁致伸縮致動(dòng)器的底端面平行，在成形過(guò)程中傳遞力的作用。沖頭底座通過(guò)聯(lián)結(jié)螺釘與沖頭聯(lián)結(jié)；沖頭底座底部通過(guò)復(fù)位彈簧支撐在模座上；坯料、模具和墊塊依次置于的模座的腔中；模座為具有斜度的開(kāi)口的凹槽型內(nèi)腔結(jié)構(gòu)，用于導(dǎo)向和出料；在模座上部徑向分布至少兩個(gè)測(cè)溫盲孔，用于插入精密熱電偶檢測(cè)成形過(guò)程中坯料溫度變化；定位銷將模座固定于下壓頭的上端面。
實(shí)現(xiàn)微機(jī)電安全密碼鎖編碼齒輪制造的關(guān)鍵在于零件尺寸微小對(duì)成形設(shè)備提出更高的要求。微成形設(shè)備行程一般為毫米級(jí)，精度達(dá)到微米級(jí)，傳統(tǒng)的成形裝置無(wú)法滿足微成形的要求。采用本發(fā)明加工裝置實(shí)現(xiàn)了微成形工藝過(guò)程。使用時(shí)，由微型直線馬達(dá)提供初始位移。在微成形過(guò)程中，由磁致伸縮致動(dòng)器提供高精度的微動(dòng)位移。在此情況下，實(shí)現(xiàn)不同位移范圍內(nèi)的協(xié)調(diào)控制。并且通過(guò)更換模具，可以實(shí)現(xiàn)單層單齒編碼齒輪和多層多齒編碼齒輪的制造加工。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明更具有如下優(yōu)點(diǎn)1.可以實(shí)現(xiàn)微機(jī)電安全密碼鎖編碼齒輪的微塑性加工制造。與傳統(tǒng)表面微機(jī)械工藝相比，本發(fā)明加工裝置投資小、工藝周期短、組件尺寸可以進(jìn)一步減小、裝配靈活；2.可以實(shí)現(xiàn)微機(jī)電安全密碼鎖編碼齒輪的非晶金屬化。由于采用大塊非晶合金坯料，在碼盤(pán)厚度相同的情況下，產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度優(yōu)于現(xiàn)有技術(shù)中的體硅材料，避免由于齒牙干涉(鑒別到誤碼)時(shí)強(qiáng)度不足而根折，進(jìn)而使機(jī)構(gòu)、裝置失效；3.采用本發(fā)明可以實(shí)現(xiàn)微機(jī)電安全密碼鎖編碼齒輪的光整加工。本發(fā)明加工工藝應(yīng)用大塊非晶合金在過(guò)冷溫度區(qū)域內(nèi)的粘性流動(dòng)，可以實(shí)現(xiàn)零件表面對(duì)于模具表面狀況的納米級(jí)復(fù)制。而傳統(tǒng)表面微機(jī)械工藝加工中常出現(xiàn)尖銳的邊緣(其曲率半徑僅為幾個(gè)納米)，這會(huì)引起應(yīng)力場(chǎng)的異常分布，使載荷集中而發(fā)生失效；4.采用本發(fā)明裝置可以實(shí)現(xiàn)微機(jī)電安全密碼鎖編碼齒輪的微型擠壓制造加工；5.采用本發(fā)明裝置可以實(shí)現(xiàn)微機(jī)電安全密碼鎖編碼齒輪的非晶金屬化。應(yīng)用Zr、La、Ti、Cu、Fe、Pd、Pt、Pr、Mg、Al基大塊非晶合金加工不同工作要求的編碼齒輪；6.本發(fā)明裝置應(yīng)用微型直線馬達(dá)提供初始位移，磁致伸縮致動(dòng)器提供高精度的微動(dòng)位移。兩者的組合實(shí)現(xiàn)不同位移范圍內(nèi)的協(xié)調(diào)控制；7.本發(fā)明裝置采用氣保護(hù)非接觸式加熱爐保證工作區(qū)域均勻加熱，避免坯料加熱氧化；8.采用本發(fā)明加工裝置可以根據(jù)需要靈活地更換模具，實(shí)現(xiàn)單層單齒編碼齒輪和多層多齒編碼齒輪的制造加工；9.本發(fā)明裝置成形質(zhì)量好，可有效控制軸偏心，保證齒形精度，甚至獲得納米級(jí)表面；10.本發(fā)明裝置工模具裝配靈活、結(jié)構(gòu)緊湊、簡(jiǎn)單高效的特點(diǎn)。


圖1是本發(fā)明的加工方法的原理圖。
圖2是本發(fā)明的加工裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3-1是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中微機(jī)電安全密碼鎖編碼齒輪的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3-2為單層單齒編碼齒輪模具結(jié)構(gòu)剖視圖。
圖3-3為圖3-2的俯視圖。
圖4-1是本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例中微機(jī)電安全密碼鎖編碼齒輪的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖4-2為雙層多齒編碼齒輪模具結(jié)構(gòu)剖視圖。
圖4-3為圖4-2的俯視圖。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1下面結(jié)合圖2和圖3-1、3-2具體說(shuō)明本實(shí)施例。
本發(fā)明加工裝置由微型直線馬達(dá)1、上壓頭2、限位套筒3、磁致伸縮致動(dòng)器4、氣保護(hù)非接觸式加熱爐5、沖頭底座6、沖頭7、坯料8、模具9、墊塊10、模座11、定位銷12、下壓頭13、測(cè)溫盲孔14、復(fù)位彈簧15和聯(lián)結(jié)螺釘16組成，其中微型直線馬達(dá)1與上壓頭2的頂部連接，用以施加較大的輸出位移量。上壓頭2的頸部設(shè)有限位套筒3，避免過(guò)大的行程損壞磁致伸縮致動(dòng)器4。上壓頭2的下端安裝在氣保護(hù)非接觸式加熱爐5內(nèi)。非接觸式加熱爐5采用風(fēng)扇將電阻絲產(chǎn)生熱量均勻傳入工作區(qū)域，最高溫度600℃，由PLC控制加熱溫度，誤差范圍±1℃。非接觸式加熱爐5可以通入惰性氣體(如氬氣)，防止坯料加熱氧化。沖頭底座6上端面與磁致伸縮致動(dòng)器4的底端面平行，在成形過(guò)程中傳遞力的作用。沖頭底座6通過(guò)聯(lián)結(jié)螺釘16與沖頭7聯(lián)結(jié)。沖頭底座6底部通過(guò)復(fù)位彈簧15支撐在模座11上。坯料8、模具9和墊塊10依次置于的模座11的腔中。模座11為具有斜度的開(kāi)口的凹槽型內(nèi)腔結(jié)構(gòu)，用于導(dǎo)向和出料。在模座11上部徑向分布至少兩個(gè)測(cè)溫盲孔14，用于插入精密熱電偶檢測(cè)成形過(guò)程中坯料溫度變化。定位銷12將模座11固定于下壓頭13的上端面。
所述模具9為單層單齒編碼齒輪凹模。
加工工藝包括如下步驟(參見(jiàn)圖1)1.根據(jù)編碼齒輪的具體輪廓尺寸，選擇直徑2mm，厚0.7mm的尺寸的大塊Mg65Cu25Y10非晶合金坯料8，制備編碼齒輪微型擠壓模具。
2.將裝有擠壓模具的加工裝置整體置于非接觸式加熱爐5中，通入10MPa氬氣后開(kāi)始加熱，加熱溫度在180～200℃之間(本實(shí)施例以200℃為例)。
3.在單層單齒擠壓模具9溫度穩(wěn)定后，快速放入大塊非晶合金坯料8，繼續(xù)加熱至溫度波動(dòng)消失，穩(wěn)定在180～200℃之間。
4.實(shí)施微型擠壓成形，控制成形應(yīng)變速率1×10-2～1×10-3s-1(本實(shí)施例以1×10-2s-1為例)。
5.成形結(jié)束后，快速卸載并取出裝置置于大塊銅板上冷卻，避免坯料晶化。待裝置冷卻至室溫取出成形后的編碼齒輪。
其加工結(jié)果編碼齒輪尺寸公差-0.01～+0.005mm，表面粗糙度0.5μm，完全滿足設(shè)計(jì)指標(biāo)。X射線表征成形后的編碼齒輪材料保持非晶狀態(tài)，機(jī)械性能良好。
實(shí)施例2下面結(jié)合圖2和圖4-1、4-2具體說(shuō)明本實(shí)施例。其加工裝置與實(shí)施例1不同之處在于模具9為雙層多齒編碼齒輪凹模。
加工工藝包括如下步驟1.根據(jù)編碼齒輪的具體輪廓尺寸，選擇直徑2mm，厚1.6mm的尺寸的大塊Mg65Cu25Y10非晶合金坯料8，制備編碼齒輪微型擠壓模具。
2.將裝有擠壓模具的加工裝置整體置于非接觸式加熱爐5中，通入10MPa氬氣后開(kāi)始加熱，加熱溫度在180～200℃之間(本實(shí)施例以180℃為例)。
3.在雙層多齒擠壓模具9溫度穩(wěn)定后，快速放入大塊非晶合金坯料8，繼續(xù)加熱至溫度波動(dòng)消失，穩(wěn)定在180～200℃之間。
4.實(shí)施微型擠壓成形，控制成形應(yīng)變速率1×10-2～1×10-3s-1(本實(shí)施例以1×10-3s-1為例)。
5.成形結(jié)束后，快速卸載并取出裝置置于大塊銅板上冷卻，避免坯料晶化。待裝置冷卻至室溫取出成形后的編碼齒輪。
其加工結(jié)果編碼齒輪尺寸公差-0.01～+0.005mm，表面粗糙度0.5μm，完全滿足設(shè)計(jì)指標(biāo)。X射線表征成形后的編碼齒輪材料保持非晶狀態(tài)，機(jī)械性能良好。
權(quán)利要求
1.一種微機(jī)電安全密碼鎖編碼齒輪加工方法，其特征在于包括如下步驟1)根據(jù)編碼齒輪的具體輪廓尺寸，選擇大塊非晶合金坯料，制備編碼齒輪微型擠壓模具；2)將裝有擠壓模具的加工裝置整體置于非接觸式加熱爐中，通入惰性氣體后開(kāi)始加熱，加熱溫度在Tg～Tx之間，以使大塊非晶合金在過(guò)冷液相溫度區(qū)域內(nèi)實(shí)現(xiàn)粘性流變成形；3)在擠壓模具溫度穩(wěn)定后，放入大塊非晶合金坯料，繼續(xù)加熱至溫度波動(dòng)消失，穩(wěn)定在Tg～Tx之間；4)實(shí)施微型擠壓成形，加載控制成形應(yīng)變速率在1×10-2～1×10-3s-1之間；5)卸載并取出裝置冷卻至室溫，取出成形后的零件即可；其中所述Tg為所選大塊非晶合金的玻璃轉(zhuǎn)變溫度，Tx為所選大塊非晶合金的晶化開(kāi)始溫度。
2.一種微機(jī)電安全密碼鎖編碼齒輪加工裝置，其特征在于包括微型直線馬達(dá)(1)、上壓頭(2)、限位套筒(3)、磁致伸縮致動(dòng)器(4)、氣保護(hù)非接觸式加熱爐(5)、沖頭底座(6)、沖頭(7)、坯料(8)、模具(9)、模座(11)、下壓頭(13)，其中所述微型直線馬達(dá)(1)與上壓頭(2)的頂部連接，上壓頭(2)的頸部設(shè)有限位套筒(3)，其下端安裝在非接觸式加熱爐(5)內(nèi)，沖頭底座(6)上端面與磁致伸縮致動(dòng)器(4)的底端面平行設(shè)置，沖頭底座(6)與沖頭(7)聯(lián)結(jié)，沖頭底座(6)底部通過(guò)復(fù)位彈簧(15)安裝在固定于下壓頭(13)的上端面的模座(11)上；坯料(8)、模具(9)和墊塊(10)依次置于的模座(11)的腔中；在模座(11)上部徑向分布有至少兩個(gè)插入精密熱電偶用的測(cè)溫盲孔(14)。
3.按照權(quán)利要求2所述微機(jī)電安全密碼鎖編碼齒輪加工裝置，其特征在于所述模座(11)為具有斜度的開(kāi)口的凹槽型內(nèi)腔結(jié)構(gòu)。
4.按照權(quán)利要求2所述微機(jī)電安全密碼鎖編碼齒輪加工裝置，其特征在于所述非接觸式加熱爐(5)內(nèi)通有惰性氣體。
5.按照權(quán)利要求2所述微機(jī)電安全密碼鎖編碼齒輪加工裝置，其特征在于坯料(8)采用大塊非晶合金。
6.按照權(quán)利要求2所述微機(jī)電安全密碼鎖編碼齒輪加工裝置，其特征在于所述驅(qū)動(dòng)應(yīng)用微型直線馬達(dá)(1)與磁致伸縮致動(dòng)器(4)的組合。
7.按照權(quán)利要求2所述微機(jī)電安全密碼鎖編碼齒輪加工裝置，其特征在于所述微型擠壓模具(9)為單層單齒或多層多齒結(jié)構(gòu)。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)一種微機(jī)電安全密碼鎖編碼齒輪加工方法和加工裝置。選擇大塊非晶合金坯料，制備編碼齒輪微型擠壓模具；將裝有擠壓模具的加工裝置整體置于非接觸式加熱爐中，通入惰性氣體后加熱至Tg～Tx之間；在擠壓模具溫度穩(wěn)定后，放入大塊非晶合金坯料，繼續(xù)加熱至溫度波動(dòng)消失，穩(wěn)定在Tg～Tx之間；實(shí)施微型擠壓成形，加載控制成形應(yīng)變速率；卸載并取出裝置冷卻至室溫，取出成形后的零件即可。它利用大塊非晶合金在過(guò)冷溫度區(qū)域內(nèi)的粘性流動(dòng)行為，應(yīng)用微擠壓方式成形抗干涉微機(jī)電安全密碼鎖編碼齒輪，具有設(shè)備投資小、工藝周期短、組件尺寸隨模具設(shè)計(jì)進(jìn)一步減小、裝配靈活等特點(diǎn)。
文檔編號(hào)B21C25/02GK1915549SQ200510047070
公開(kāi)日2007年2月21日 申請(qǐng)日期2005年8月19日 優(yōu)先權(quán)日2005年8月19日
發(fā)明者程明, 張士宏, 王忠堂 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院金屬研究所