[发明专利]用于微机械机构的免装配制造方法及装置

摘要

本发明提供一种用于微机械机构的免装配制造方法及装置，所述的方法包括步骤建立目标机械机构各零件的三维模型，数字化装配成整体机械并进行分层切片，得到每一层加工图形，再对每一层的图形进行加工路径规划生成数控程序；取工件基底先通过微细电沉积的方式沉积第一种材料作为牺牲材料，接着通过微细电去除加工的方式按照生成的数控程序对沉积的牺牲材料进行选区去除，刻蚀出下一步沉积结构材料的区域并沉积第二种材料作为结构材料，重复上述步骤直到每一层的牺牲材料和结构材料全部成形完毕，最后去除牺牲材料，释放出机械结构，得到目标微机械机构。本发明还提供了一种能够实现上述微机械机构免装配制造方法的装置。

主权项

用于微机械机构的免装配制造方法，其特征在于，所述的方法包括如下步骤：（a）在上位机中，建立目标微机械机构的各个零件三维模型，并将各零件进行数字化装配，得到整体微机械机构的三维模型；（b）将整体模型看成一个带有配合间隙的零件，导入到分层切片软件中对模型进行切片，得到每一层截面的切片数据；对每一层的切片图案进行加工路径规划，生成数控程序，作为每一层的加工程序；（c）对微机械机构的成形基底进行表面处理，使其表面适合进行电沉积；（d）通过微细电沉积的方式在所述步骤（c）得到的基底上表面沉积一层给定的第一种材料，作为牺牲材料；（e）进行表面图形化，按照三维模型的第一层切片图形对所述步骤（d）沉积的牺牲材料进行选区去除，从而在牺牲材料上刻蚀出第一层结构材料的电沉积区域；（f）通过微细电沉积的方式在所述步骤（e）得到的加工表面上沉积一层给定的第二种材料，作为结构材料，即最终制造完毕后微机械机构的材料；（g）对所述步骤（f）得到的工件表面进行平坦化处理，去除所述步骤（d）和步骤（f）中过量沉积的材料，并平整工件凹凸不平的表面，作为第二层切片的初始加工表面；（h）对后续每一层切片模型重复所述步骤（d）到步骤（g）,直至所有分层切片的牺牲材料和结构材料全部成形完毕；（i）将所述步骤（h）得到的工件中的牺牲材料采用化学或电化学的方法进行选择性去除，同时确保结构材料能够完全保留，从而释放出可动零件，再进行干燥等后处理，完成目标微机械机构的制造；所述步骤（a）中，各零件模型的数字化装配和整体模型分层切片过程包括下述步骤：（a1）在上位机中，设计各个零件并建立其模型；（a2）在上位机中，将各个零件的模型导入计算机辅助设计系统中，并放置在同一坐标系中，完成微机械机构所有零件的添加；（a3）根据零件之间的位置关系，连接关系，运动关系和配合约束关系将各零件装配成整体微机械，得到其三维模型；所述步骤（a3）中，结合各零件的装配关系在无约束的自由度上对其进行适当的平移和旋转，使组合装配完成后的微机械三维模型具有尽可能多的与水平面平行的平表面和尽可能少的不与水平面垂直的曲表面。