813 右軸承座組件工藝及夾具設(shè)計

813 右軸承座組件工藝及夾具設(shè)計,軸承,組件,工藝,夾具,設(shè)計 無錫職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書I錫林右軸承座組件工藝及夾具設(shè)計摘要：錫林結(jié)合體是梳棉機(jī)上的一個關(guān)鍵零部件，它的加工質(zhì)量直接影響到梳棉機(jī)的工作穩(wěn)定性，使用壽命等性能。因此其加工精度要求較高，尤其是軸承蓋與軸承座的結(jié)合面及軸承孔的精度有很高的要求，這些精度的保證是本工藝規(guī)程的難點(diǎn)，同時也是重點(diǎn)。本次設(shè)計針對錫林結(jié)合體的自身特點(diǎn)及生產(chǎn)廠家現(xiàn)有的設(shè)備來編制工藝規(guī)程及相關(guān)專用夾具的設(shè)計。內(nèi)容主要包括：毛坯的確定、定位基準(zhǔn)的選擇、工序余量確定等。關(guān)鍵詞：軸承結(jié)合體 工藝規(guī)程 專用夾具xilin right bearing block discreteness crafts and grip designAbstract： The Xilin bearing combine is an important part of the card . Its machining quantity affects the working stability and the service life of the card. So it machining accuracy have higher request. Particularly the combine face of the bearings cover and the bearing body andthe bearings bore have the very high request. The assurance of these accuracies is the keytechnique and difference of this process rules. To preferring the characteristics of he connecting rod of the United States races car and the condition of the machining etc, this craft rules are well designed. The contents mainly includes: the semi-finished product really settles, the choice of the fixed position basis, the part preface remaining measure assurance etc..Key words: bearing combine machining rules clamp無錫職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書II目 錄第一章 引言 ……………………………………………………………………………11.1 高產(chǎn)梳棉機(jī)在線自動監(jiān)控監(jiān)測技術(shù)的發(fā)展 …………………………………11.2 梳棉機(jī)除塵技術(shù)的發(fā)展 ………………………………………………………21.3 梳棉機(jī)上電子剎車技術(shù)的發(fā)展 ………………………………………………31.4 21 世紀(jì)高產(chǎn)梳棉機(jī)的新發(fā)展…………………………………………………4第二章 錫林右軸承座組件工藝 ………………………………………………………102.1 零件（即錫林結(jié)合體）分析… ………………………………………………102.1.1 功用及工作狀態(tài) ………………………………………………………102.1.2 零件結(jié)構(gòu)特點(diǎn) ………………………………………………………102.1.3 零件材料的材料分析 ………………………………………………102.1.4 零件主要表面要求 …………………………………………………122.1.5 工藝分析 ……………………………………………………………122.2 零件工藝路制定 ……………………………………………………………132.2.1 毛坯種類的選擇 ……………………………………………………132.2.2 定位基準(zhǔn)的選擇 ……………………………………………………142.2.3 加工方法的選擇 ……………………………………………………152.2.4 加工工序的確定方案 ………………………………………………162.2.5 工藝路線方案比較 …………………………………………………182.2.6 工序的安排及作用 …………………………………………………202.2.7 重點(diǎn)工序分析 ………………………………………………………212.2.8 加工余量的確定 ……………………………………………………222.2.9 確定切削用量 …………………………………………………………24第三章 對應(yīng)的夾具設(shè)計 ………………………………………………………………283.1 夾具的選用 ……………………………………………………………………283．1．1 鉆床夾具的主要類型 ………………………………………………283．1．2 鉆模 …………………………………………………………………283．1．3 鏜夾具 ………………………………………………………………293.2 夾具設(shè)計要求 ………………………………………………………………303.3 確定方案 ……………………………………………………………………313．3．1 定位方案的確定 ……………………………………………………313．3．2 夾緊方案的確定 ……………………………………………………32無錫職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書III3．3．3 夾具的裝配總圖 ……………………………………………………343．3．4 夾具的驗(yàn)證 …………………………………………………………343．3．5 夾具的制造的注意事項(xiàng) ……………………………………………363．3．6 夾具的經(jīng)濟(jì)分析 ……………………………………………………373.4 鉆孔安裝使用說明 ………………………………………………………39致謝 ……………………………………………………………………………………40參考文獻(xiàn) ……………………………………………………………………………41畢業(yè)設(shè)計調(diào)研報告- 1 -調(diào)研報告高產(chǎn)梳棉機(jī)是 20 世紀(jì)后期發(fā)展起來的，不論梳理技術(shù)、自動監(jiān)控技術(shù)、在線檢測技術(shù)、負(fù)壓吸塵技術(shù)以及安全生產(chǎn)技術(shù)都有了很大的發(fā)展，車速日益增高，產(chǎn)量一再增，尤其是產(chǎn)品質(zhì)量有了明顯的進(jìn)步，生條結(jié)雜少，重量不勻率低，為紡好紗織也布奠定了堅實(shí)的基礎(chǔ)。從 1999 年法國巴黎國際紡織機(jī)械展覽會及 2000 年 10 月美國格林威爾國際紡織機(jī)械展覽會上可以看出新型高產(chǎn)梳棉機(jī)具有以下特征： （1）車速高，錫林速度在 600r/min 左右，克魯斯羅爾 MK5 直徑為 40 公分小錫林則高達(dá)770r/min。 （2）在新型針布應(yīng)用的基礎(chǔ)上又增加了在線蓋板、錫林隔距調(diào)整及在線磨針技術(shù)，如：DK903、瑞士 C51 高產(chǎn)梳棉機(jī)。 （3）在線檢測技術(shù)及自動監(jiān)控技術(shù)的發(fā)展，如自調(diào)勻整、在線監(jiān)測棉結(jié)、檢測各部運(yùn)轉(zhuǎn)速、產(chǎn)量等數(shù)據(jù)并及時進(jìn)行熒屏顯示等。 （4）喂入部分三刺輥技術(shù)的應(yīng)用改進(jìn)了開松、除雜、減輕主梳理、除雜負(fù)擔(dān)，為錫林增速創(chuàng)造了條件。 （5）負(fù)壓吸塵體系的形成，使高速回轉(zhuǎn)的梳棉機(jī)凈化水平提高，也是梳棉機(jī)高速高產(chǎn)的保證。 （6）應(yīng)用變頻調(diào)速技術(shù)，使一些主要回轉(zhuǎn)部件能單獨(dú)傳動，并以電子技術(shù)控制相互的速比。 （7）安全防護(hù)措施的改善，如高速回轉(zhuǎn)的錫林重量為 1.5 噸，可在 60s 內(nèi)剎車停止運(yùn)行等。機(jī)上安全門罩都裝有電子鎖，只有機(jī)器停穩(wěn)后才能開啟。最新型高速高產(chǎn)梳棉機(jī)將傳動與調(diào)節(jié)分別設(shè)在機(jī)器左右兩側(cè), ,有些技術(shù)參數(shù)可在線調(diào)節(jié),使安全生產(chǎn)得到保障.而且減少了停臺. 1、關(guān)于新型針布的開發(fā)與應(yīng)用 1.1 20 世紀(jì)后 30 年國內(nèi)外新型針布的開發(fā)與應(yīng)用取得很大發(fā)展，如瑞士 Graf 公司的錫林、蓋板、道夫針布、刺輥鋸條都成套生產(chǎn)。英國 ECC、德國 Holl、日本金井、瑞典 ABK、美國HW 等公司的針布也占有一定市場。一搬認(rèn)為 Graf 針布較好。國內(nèi)青島紡機(jī)廠、上海金屬針布廠引進(jìn) Graf 生產(chǎn)線生產(chǎn)的針布性能較好，無錫、天津、常州、南通等均有生產(chǎn)新型針布的工廠。在梳理技術(shù)中應(yīng)用新型針布、增加固定蓋板、提高錫林位置、蓋板踵趾差由0.90mm 減為 0.56mm 和蓋板反向回轉(zhuǎn)等措施對增加梳理度、減少生條結(jié)雜作用明顯。其中新型針布的應(yīng)用及配套是重要因素。 假如其他條件不變，只配套使用新型針布，降低結(jié)雜效果也是顯著的。 梳棉是降低生條棉結(jié)含量最有效的工序，生條棉結(jié)可降到 80 粒/克，為喂入棉絮中棉結(jié)畢業(yè)設(shè)計調(diào)研報告- 2 -量的 20%，正常情況下若用新型針布，梳棉機(jī)械設(shè)備安裝維護(hù)精細(xì)，各部工藝，隔距及速比符合工藝要求，成紗棉結(jié)還可減少 30%-40%。 1.2 除搞好梳棉機(jī)針布配套外，針布保養(yǎng)維護(hù)十分重要。國外一些先進(jìn)的高產(chǎn)梳棉機(jī)臺DK903、C51、MK5C 等對機(jī)械設(shè)備精度要求很高，有的錫林是鋼板卷制后進(jìn)行精加工、動平衡、消除內(nèi)應(yīng)力，徑向跳動要求達(dá)到 0.03mm 以下。在 DK903、C51 上還配備了精調(diào)蓋板錫林隔距及在線自動磨針體系（自動磨錫林、蓋板），蓋板隔距調(diào)整精度很高。自動磨蓋板即磨針尖又磨側(cè)面，使其保持原有針的鋒銳外形。 一般錫林蓋板針布生產(chǎn)加工 200—1000 噸原料后要更換，實(shí)行在線磨針后即保持產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定，還可延長針布使用壽命 10%—20%。 1.3 新型針布的設(shè)計及選用針對性強(qiáng)，金屬針布廠根據(jù)纖維種類、長度、細(xì)度、含雜、單強(qiáng)、梳棉機(jī)的產(chǎn)量、錫林速度、生條定量、紡紗號數(shù)、純棉、化纖混紡及一些特種紗線，設(shè)計了許多種類的針布：如高產(chǎn)梳棉機(jī)針布、高支紗針布、低級原棉針布、普通棉型針布、棉型化纖針布、中長化纖針布及細(xì)旦、超細(xì)旦針布等不同系列的新型針布，為了進(jìn)行合理配套使針布發(fā)揮更好作用，不僅有錫林蓋板各系列的新型針布，而且道夫針布、刺輥齒條也有相應(yīng)的規(guī)格型號。 1.4 新型針布在國內(nèi)應(yīng)用以來使生條質(zhì)量、成紗質(zhì)量大大提高，棉條結(jié)雜降低，但也帶來一些困難，尤其在商品經(jīng)濟(jì)時代，市場的需要使紡織企業(yè)品種翻改頻率很高，企業(yè)在許多情況下不能正確對號使用針布，造成針布使用的混亂，不能很好發(fā)揮新型針布的作用。國內(nèi)大連工學(xué)院與重慶紡織器材廠聯(lián)合開發(fā)了“通用型金屬針布”。其中針布工作角的設(shè)計兼顧化纖與棉花的要求，適應(yīng)性比較靈活，在一定程度上可適當(dāng)滿足翻改品種的需要。 2、錫林速度的技術(shù)改進(jìn) 20 世紀(jì)末梳棉機(jī)錫林速度加快作為提高梳理效果的主要手段，錫林加速后梳棉機(jī)有如下特點(diǎn)： 2．1 林表面速度及離心力提高，排雜能力加強(qiáng)，據(jù)測，錫林速度由 300r/min 提高到600r/min 時，生條結(jié)雜減少 50%左右。 2．2 錫林上的分梳負(fù)荷因錫林速度的提高而降低，對提高分梳質(zhì)量有利。 2．3 單產(chǎn)水平與錫林速度及針布對纖維梳理能力之間不成比例，當(dāng)單產(chǎn)水平增加 10 倍（由10gk 增回到 100gk），錫林速度僅提高 3 倍。對纖維的分離能力也只增加 3 倍。 2．4 錫林速度與梳理力之間也不成比例，據(jù)測：錫林速度由 300r/min 提高到 600r/min，梳理力只增加 10%—20%。 2．5 錫林速度的增加既有對纖維梳理開松及除雜功能的有利因素，但也有使纖維應(yīng)力增加的不利因素，因此要兼顧平衡兩者之間的關(guān)系。 畢業(yè)設(shè)計調(diào)研報告- 3 -2．6 錫林速度提高時要認(rèn)真考慮刺輥速度的設(shè)計，因?yàn)楫?dāng)棉層喂入刺輥的纖維受握持分流作用、增加除雜的同時纖維受到損傷使短絨增加，因此在錫林速度提高后要適當(dāng)考慮與刺輥的速比，也就是說刺輥速度應(yīng)該受到一定程度工藝性的制約。 2．7 錫林與蓋板間是主分梳區(qū)，由于不是握持梳理，因此在錫林加速后與蓋板間速比可保持不變。即蓋板速度相應(yīng)提高有利充分排除疵點(diǎn)。 2．8 隨著梳棉機(jī)各項(xiàng)配套技術(shù)的發(fā)展和精度的進(jìn)一步提高，估計梳棉機(jī)錫林速度還會進(jìn)一步提高，以滿足更高產(chǎn)量的要求。 3、蓋板速度對改善梳理、降低棉結(jié)的作用： 近 20 年來梳棉機(jī)的夕林速度已高達(dá) 600 轉(zhuǎn)/分，有的甚至更高，相對應(yīng)的蓋板速度在采取了許多措施后，相應(yīng)提高了蓋板速度，調(diào)整了夕林與蓋板之間的速比，像 DK903 高產(chǎn)梳棉機(jī)的蓋板骨，由鋁合金材料制成，即輕又牢，兩邊由兩組齒形帶連接傳動，蓋板骨沿著塑料軌道滑動，MK5 型梳棉機(jī)每根蓋板兩側(cè)是由球面軸承支持在曲軌上運(yùn)行，運(yùn)轉(zhuǎn)速度可大大提高。普通梳棉機(jī)蓋板速度一般都在 100-400 毫米/分。經(jīng)過新型蓋板及傳動的改進(jìn)，使蓋板速度提高到 1200 毫米/分，蓋板的梳理作用大大提高。在高產(chǎn)梳棉機(jī)上，夕林速度 600 車/分，蓋板速度 1200 毫米/分時，對提高梳理度、增加轉(zhuǎn)移、減少結(jié)雜有明顯作用。為適應(yīng)夕林速度提高，相應(yīng)提高蓋板速度，保持相互間的速比，有利減少棉結(jié)、排除雜質(zhì)。 4、三刺輥開松除雜系統(tǒng)的討論 為了提高梳棉機(jī)的產(chǎn)質(zhì)量，德國成功地推出了擁有三刺輥系統(tǒng)的 DK803、DK903 高產(chǎn)梳棉機(jī)。這種三刺輥系統(tǒng)具有獨(dú)特的內(nèi)涵。 三刺輥直徑小，均為 172.5mm，一般單刺輥直徑為 250mm、傳統(tǒng)多刺輥直徑為 248—350mm。刺輥直徑愈小，迥轉(zhuǎn)速度愈快，其分離和梳理纖維的效果愈好。這樣可使分梳線速度下降（尤其第一刺輥），從而減少對纖維的打擊力，保持纖維不受損傷。同時由于離心力加大，有利于雜質(zhì)的去除。錫林與刺輥間線速度進(jìn)一步提高。 第一刺輥有梳針加工纖維時其作用使纖維在最小損傷狀態(tài)下被開松、分梳。 DK 系列三刺輥系統(tǒng)針齒間的配置與精細(xì)開棉機(jī) CVT3 一樣，均為剝?nèi)∨渲?。齒密逐只加大，如紡超細(xì)旦纖維時其三刺輥之間的密度配置分別為 32、161、205 齒（25.4mm2）。工作角逐漸變小，速度逐漸變快，實(shí)現(xiàn)了漸增性開松與除雜。 在三刺輥系統(tǒng)中每個刺輥配有一塊分梳板、除塵刀和負(fù)壓吸口以幫助進(jìn)一步除雜，這種新型三刺輥系統(tǒng)清除棉結(jié)功能比以前有所提高，在一定程度減輕了錫林蓋板工作分梳區(qū)負(fù)擔(dān)。配置除雜吸口是三刺輥系統(tǒng)取得成功的組成部分，可緩解高速刺輥迥轉(zhuǎn)時所帶動的氣流在刺輥周圍產(chǎn)生高壓，從而造成氣流運(yùn)動紊亂，影響纖維分梳和除雜。 DK 系列三刺輥系統(tǒng)的最大優(yōu)點(diǎn)在于：它喂給錫林一蓋板工作區(qū)的是一個均勻、精細(xì)、開松畢業(yè)設(shè)計調(diào)研報告- 4 -良好的纖維網(wǎng)。在這個纖維網(wǎng)中，纖維基本上是以分離狀態(tài)存在的。將 DK903 與 DK760（傳統(tǒng)單刺輥）相比較，紗疵總數(shù)可減少 50%，梳棉機(jī)產(chǎn)量可增加 50%—90%。 三刺輥開松、梳理及除雜體系是開清棉任務(wù)在梳棉機(jī)的延伸，并擔(dān)負(fù)著梳棉機(jī)的預(yù)梳理任務(wù)以上是現(xiàn)代梳棉機(jī)梳理技術(shù)的餓發(fā)展，不過從我國紡織經(jīng)濟(jì)的發(fā)展來看梳棉機(jī)將趨向“三高”：清梳聯(lián)技術(shù)的迅速發(fā)展對梳棉機(jī)提出了更高的要求，清梳聯(lián)的發(fā)展推動了梳棉機(jī)的技術(shù)進(jìn)步，梳棉機(jī)的技術(shù)進(jìn)步又促進(jìn)了清梳聯(lián)的推廣與普及。清梳聯(lián)生產(chǎn)線配套的梳棉機(jī)應(yīng)具有“三高”功能，即高速、高產(chǎn)、高質(zhì)量。目前國際上最高產(chǎn)量可達(dá)到 140 公斤/臺/小時。 國產(chǎn)梳棉機(jī)通過消化吸收國外先進(jìn)技術(shù)，其設(shè)計水平大大提高，基本上達(dá)到國際水平，但其制造精度與國外先進(jìn)水平相比仍然存在著差距。另外，使用廠家對國產(chǎn)梳棉機(jī)的認(rèn)可度不如國際著名公司高，主要體現(xiàn)在實(shí)際產(chǎn)量與設(shè)計產(chǎn)量的差距仍然較大。盡管如此，國產(chǎn)梳棉機(jī)的技術(shù)進(jìn)步仍然得到行業(yè)內(nèi)外的肯定。國內(nèi)外高產(chǎn)梳棉機(jī)具有以下共同特點(diǎn)： 梳棉提高產(chǎn)量。Truetzschler 公司的 DK903 型梳棉機(jī)最高產(chǎn)量 140 公斤/臺/ 小時，Rieter公司的 C51 型、 Marzoli 公司的 C501 型梳棉機(jī)產(chǎn)量均為 120 公斤/臺/ 小時，國內(nèi)的 FA225 型、FA232 型等機(jī)型均達(dá) 100 公斤/臺/小時。 錫林軸承結(jié)合件是 A186D 型梳棉機(jī)上的錫林支承件，雖然由于錫林軸承件伴隨錫林旋轉(zhuǎn)工作，又是錫林筒的支承件，因此它對于錫林與錫林墻板的同軸度、軸向壓力、機(jī)件的磨損 、及錫林周圍機(jī)件安裝的準(zhǔn)確性和錫林的回轉(zhuǎn)平穩(wěn)度都有不可忽視的影響，這也就影響到梳棉機(jī)的生產(chǎn)效率以及影響企業(yè)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展，所以本人的理論設(shè)計對梳棉機(jī)的改進(jìn)具有一定的參照意義，更加展望從錫林部件方面著手研究對梳棉機(jī)的生產(chǎn)有新的突破，從而使中國紡織經(jīng)濟(jì)達(dá)到更強(qiáng)。無錫職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書I錫林右軸承座組件工藝及夾具設(shè)計摘要：錫林結(jié)合體是梳棉機(jī)上的一個關(guān)鍵零部件，它的加工質(zhì)量直接影響到梳棉機(jī)的工作穩(wěn)定性，使用壽命等性能。因此其加工精度要求較高，尤其是軸承蓋與軸承座的結(jié)合面及軸承孔的精度有很高的要求，這些精度的保證是本工藝規(guī)程的難點(diǎn)，同時也是重點(diǎn)。本次設(shè)計針對錫林結(jié)合體的自身特點(diǎn)及生產(chǎn)廠家現(xiàn)有的設(shè)備來編制工藝規(guī)程及相關(guān)專用夾具的設(shè)計。內(nèi)容主要包括：毛坯的確定、定位基準(zhǔn)的選擇、工序余量確定等。關(guān)鍵詞：軸承結(jié)合體 工藝規(guī)程 專用夾具xilin right bearing block discreteness crafts and grip designAbstract： The Xilin bearing combine is an important part of the card . Its machining quantity affects the working stability and the service life of the card. So it machining accuracy have higher request. Particularly the combine face of the bearings cover and the bearing body andthe bearings bore have the very high request. The assurance of these accuracies is the keytechnique and difference of this process rules. To preferring the characteristics of he connecting rod of the United States races car and the condition of the machining etc, this craft rules are well designed. The contents mainly includes: the semi-finished product really settles, the choice of the fixed position basis, the part preface remaining measure assurance etc..Key words: bearing combine machining rules clamp無錫職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書II目 錄第一章 引言 ……………………………………………………………………………11.1 高產(chǎn)梳棉機(jī)在線自動監(jiān)控監(jiān)測技術(shù)的發(fā)展 …………………………………11.2 梳棉機(jī)除塵技術(shù)的發(fā)展 ………………………………………………………21.3 梳棉機(jī)上電子剎車技術(shù)的發(fā)展 ………………………………………………31.4 21 世紀(jì)高產(chǎn)梳棉機(jī)的新發(fā)展…………………………………………………4第二章 錫林右軸承座組件工藝 ………………………………………………………102.1 零件（即錫林結(jié)合體）分析… ………………………………………………102.1.1 功用及工作狀態(tài) ………………………………………………………102.1.2 零件結(jié)構(gòu)特點(diǎn) ………………………………………………………102.1.3 零件材料的材料分析 ………………………………………………102.1.4 零件主要表面要求 …………………………………………………122.1.5 工藝分析 ……………………………………………………………122.2 零件工藝路制定 ……………………………………………………………132.2.1 毛坯種類的選擇 ……………………………………………………132.2.2 定位基準(zhǔn)的選擇 ……………………………………………………142.2.3 加工方法的選擇 ……………………………………………………152.2.4 加工工序的確定方案 ………………………………………………162.2.5 工藝路線方案比較 …………………………………………………182.2.6 工序的安排及作用 …………………………………………………202.2.7 重點(diǎn)工序分析 ………………………………………………………212.2.8 加工余量的確定 ……………………………………………………222.2.9 確定切削用量 …………………………………………………………24第三章 對應(yīng)的夾具設(shè)計 ………………………………………………………………283.1 夾具的選用 ……………………………………………………………………283．1．1 鉆床夾具的主要類型 ………………………………………………283．1．2 鉆模 …………………………………………………………………283．1．3 鏜夾具 ………………………………………………………………293.2 夾具設(shè)計要求 ………………………………………………………………303.3 確定方案 ……………………………………………………………………313．3．1 定位方案的確定 ……………………………………………………313．3．2 夾緊方案的確定 ……………………………………………………32無錫職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書III3．3．3 夾具的裝配總圖 ……………………………………………………343．3．4 夾具的驗(yàn)證 …………………………………………………………343．3．5 夾具的制造的注意事項(xiàng) ……………………………………………363．3．6 夾具的經(jīng)濟(jì)分析 ……………………………………………………373.4 鉆孔安裝使用說明 ………………………………………………………39致謝 ……………………………………………………………………………………40參考文獻(xiàn) ……………………………………………………………………………41畢業(yè)設(shè)計調(diào)研報告- 1 -調(diào)研報告高產(chǎn)梳棉機(jī)是 20 世紀(jì)后期發(fā)展起來的，不論梳理技術(shù)、自動監(jiān)控技術(shù)、在線檢測技術(shù)、負(fù)壓吸塵技術(shù)以及安全生產(chǎn)技術(shù)都有了很大的發(fā)展，車速日益增高，產(chǎn)量一再增，尤其是產(chǎn)品質(zhì)量有了明顯的進(jìn)步，生條結(jié)雜少，重量不勻率低，為紡好紗織也布奠定了堅實(shí)的基礎(chǔ)。從 1999 年法國巴黎國際紡織機(jī)械展覽會及 2000 年 10 月美國格林威爾國際紡織機(jī)械展覽會上可以看出新型高產(chǎn)梳棉機(jī)具有以下特征： （1）車速高，錫林速度在 600r/min 左右，克魯斯羅爾 MK5 直徑為 40 公分小錫林則高達(dá)770r/min。 （2）在新型針布應(yīng)用的基礎(chǔ)上又增加了在線蓋板、錫林隔距調(diào)整及在線磨針技術(shù)，如：DK903、瑞士 C51 高產(chǎn)梳棉機(jī)。 （3）在線檢測技術(shù)及自動監(jiān)控技術(shù)的發(fā)展，如自調(diào)勻整、在線監(jiān)測棉結(jié)、檢測各部運(yùn)轉(zhuǎn)速、產(chǎn)量等數(shù)據(jù)并及時進(jìn)行熒屏顯示等。 （4）喂入部分三刺輥技術(shù)的應(yīng)用改進(jìn)了開松、除雜、減輕主梳理、除雜負(fù)擔(dān)，為錫林增速創(chuàng)造了條件。 （5）負(fù)壓吸塵體系的形成，使高速回轉(zhuǎn)的梳棉機(jī)凈化水平提高，也是梳棉機(jī)高速高產(chǎn)的保證。 （6）應(yīng)用變頻調(diào)速技術(shù)，使一些主要回轉(zhuǎn)部件能單獨(dú)傳動，并以電子技術(shù)控制相互的速比。 （7）安全防護(hù)措施的改善，如高速回轉(zhuǎn)的錫林重量為 1.5 噸，可在 60s 內(nèi)剎車停止運(yùn)行等。機(jī)上安全門罩都裝有電子鎖，只有機(jī)器停穩(wěn)后才能開啟。最新型高速高產(chǎn)梳棉機(jī)將傳動與調(diào)節(jié)分別設(shè)在機(jī)器左右兩側(cè), ,有些技術(shù)參數(shù)可在線調(diào)節(jié),使安全生產(chǎn)得到保障.而且減少了停臺. 1、關(guān)于新型針布的開發(fā)與應(yīng)用 1.1 20 世紀(jì)后 30 年國內(nèi)外新型針布的開發(fā)與應(yīng)用取得很大發(fā)展，如瑞士 Graf 公司的錫林、蓋板、道夫針布、刺輥鋸條都成套生產(chǎn)。英國 ECC、德國 Holl、日本金井、瑞典 ABK、美國HW 等公司的針布也占有一定市場。一搬認(rèn)為 Graf 針布較好。國內(nèi)青島紡機(jī)廠、上海金屬針布廠引進(jìn) Graf 生產(chǎn)線生產(chǎn)的針布性能較好，無錫、天津、常州、南通等均有生產(chǎn)新型針布的工廠。在梳理技術(shù)中應(yīng)用新型針布、增加固定蓋板、提高錫林位置、蓋板踵趾差由0.90mm 減為 0.56mm 和蓋板反向回轉(zhuǎn)等措施對增加梳理度、減少生條結(jié)雜作用明顯。其中新型針布的應(yīng)用及配套是重要因素。 假如其他條件不變，只配套使用新型針布，降低結(jié)雜效果也是顯著的。 梳棉是降低生條棉結(jié)含量最有效的工序，生條棉結(jié)可降到 80 粒/克，為喂入棉絮中棉結(jié)畢業(yè)設(shè)計調(diào)研報告- 2 -量的 20%，正常情況下若用新型針布，梳棉機(jī)械設(shè)備安裝維護(hù)精細(xì)，各部工藝，隔距及速比符合工藝要求，成紗棉結(jié)還可減少 30%-40%。 1.2 除搞好梳棉機(jī)針布配套外，針布保養(yǎng)維護(hù)十分重要。國外一些先進(jìn)的高產(chǎn)梳棉機(jī)臺DK903、C51、MK5C 等對機(jī)械設(shè)備精度要求很高，有的錫林是鋼板卷制后進(jìn)行精加工、動平衡、消除內(nèi)應(yīng)力，徑向跳動要求達(dá)到 0.03mm 以下。在 DK903、C51 上還配備了精調(diào)蓋板錫林隔距及在線自動磨針體系（自動磨錫林、蓋板），蓋板隔距調(diào)整精度很高。自動磨蓋板即磨針尖又磨側(cè)面，使其保持原有針的鋒銳外形。 一般錫林蓋板針布生產(chǎn)加工 200—1000 噸原料后要更換，實(shí)行在線磨針后即保持產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定，還可延長針布使用壽命 10%—20%。 1.3 新型針布的設(shè)計及選用針對性強(qiáng)，金屬針布廠根據(jù)纖維種類、長度、細(xì)度、含雜、單強(qiáng)、梳棉機(jī)的產(chǎn)量、錫林速度、生條定量、紡紗號數(shù)、純棉、化纖混紡及一些特種紗線，設(shè)計了許多種類的針布：如高產(chǎn)梳棉機(jī)針布、高支紗針布、低級原棉針布、普通棉型針布、棉型化纖針布、中長化纖針布及細(xì)旦、超細(xì)旦針布等不同系列的新型針布，為了進(jìn)行合理配套使針布發(fā)揮更好作用，不僅有錫林蓋板各系列的新型針布，而且道夫針布、刺輥齒條也有相應(yīng)的規(guī)格型號。 1.4 新型針布在國內(nèi)應(yīng)用以來使生條質(zhì)量、成紗質(zhì)量大大提高，棉條結(jié)雜降低，但也帶來一些困難，尤其在商品經(jīng)濟(jì)時代，市場的需要使紡織企業(yè)品種翻改頻率很高，企業(yè)在許多情況下不能正確對號使用針布，造成針布使用的混亂，不能很好發(fā)揮新型針布的作用。國內(nèi)大連工學(xué)院與重慶紡織器材廠聯(lián)合開發(fā)了“通用型金屬針布”。其中針布工作角的設(shè)計兼顧化纖與棉花的要求，適應(yīng)性比較靈活，在一定程度上可適當(dāng)滿足翻改品種的需要。 2、錫林速度的技術(shù)改進(jìn) 20 世紀(jì)末梳棉機(jī)錫林速度加快作為提高梳理效果的主要手段，錫林加速后梳棉機(jī)有如下特點(diǎn)： 2．1 林表面速度及離心力提高，排雜能力加強(qiáng)，據(jù)測，錫林速度由 300r/min 提高到600r/min 時，生條結(jié)雜減少 50%左右。 2．2 錫林上的分梳負(fù)荷因錫林速度的提高而降低，對提高分梳質(zhì)量有利。 2．3 單產(chǎn)水平與錫林速度及針布對纖維梳理能力之間不成比例，當(dāng)單產(chǎn)水平增加 10 倍（由10gk 增回到 100gk），錫林速度僅提高 3 倍。對纖維的分離能力也只增加 3 倍。 2．4 錫林速度與梳理力之間也不成比例，據(jù)測：錫林速度由 300r/min 提高到 600r/min，梳理力只增加 10%—20%。 2．5 錫林速度的增加既有對纖維梳理開松及除雜功能的有利因素，但也有使纖維應(yīng)力增加的不利因素，因此要兼顧平衡兩者之間的關(guān)系。 畢業(yè)設(shè)計調(diào)研報告- 3 -2．6 錫林速度提高時要認(rèn)真考慮刺輥速度的設(shè)計，因?yàn)楫?dāng)棉層喂入刺輥的纖維受握持分流作用、增加除雜的同時纖維受到損傷使短絨增加，因此在錫林速度提高后要適當(dāng)考慮與刺輥的速比，也就是說刺輥速度應(yīng)該受到一定程度工藝性的制約。 2．7 錫林與蓋板間是主分梳區(qū)，由于不是握持梳理，因此在錫林加速后與蓋板間速比可保持不變。即蓋板速度相應(yīng)提高有利充分排除疵點(diǎn)。 2．8 隨著梳棉機(jī)各項(xiàng)配套技術(shù)的發(fā)展和精度的進(jìn)一步提高，估計梳棉機(jī)錫林速度還會進(jìn)一步提高，以滿足更高產(chǎn)量的要求。 3、蓋板速度對改善梳理、降低棉結(jié)的作用： 近 20 年來梳棉機(jī)的夕林速度已高達(dá) 600 轉(zhuǎn)/分，有的甚至更高，相對應(yīng)的蓋板速度在采取了許多措施后，相應(yīng)提高了蓋板速度，調(diào)整了夕林與蓋板之間的速比，像 DK903 高產(chǎn)梳棉機(jī)的蓋板骨，由鋁合金材料制成，即輕又牢，兩邊由兩組齒形帶連接傳動，蓋板骨沿著塑料軌道滑動，MK5 型梳棉機(jī)每根蓋板兩側(cè)是由球面軸承支持在曲軌上運(yùn)行，運(yùn)轉(zhuǎn)速度可大大提高。普通梳棉機(jī)蓋板速度一般都在 100-400 毫米/分。經(jīng)過新型蓋板及傳動的改進(jìn)，使蓋板速度提高到 1200 毫米/分，蓋板的梳理作用大大提高。在高產(chǎn)梳棉機(jī)上，夕林速度 600 車/分，蓋板速度 1200 毫米/分時，對提高梳理度、增加轉(zhuǎn)移、減少結(jié)雜有明顯作用。為適應(yīng)夕林速度提高，相應(yīng)提高蓋板速度，保持相互間的速比，有利減少棉結(jié)、排除雜質(zhì)。 4、三刺輥開松除雜系統(tǒng)的討論 為了提高梳棉機(jī)的產(chǎn)質(zhì)量，德國成功地推出了擁有三刺輥系統(tǒng)的 DK803、DK903 高產(chǎn)梳棉機(jī)。這種三刺輥系統(tǒng)具有獨(dú)特的內(nèi)涵。 三刺輥直徑小，均為 172.5mm，一般單刺輥直徑為 250mm、傳統(tǒng)多刺輥直徑為 248—350mm。刺輥直徑愈小，迥轉(zhuǎn)速度愈快，其分離和梳理纖維的效果愈好。這樣可使分梳線速度下降（尤其第一刺輥），從而減少對纖維的打擊力，保持纖維不受損傷。同時由于離心力加大，有利于雜質(zhì)的去除。錫林與刺輥間線速度進(jìn)一步提高。 第一刺輥有梳針加工纖維時其作用使纖維在最小損傷狀態(tài)下被開松、分梳。 DK 系列三刺輥系統(tǒng)針齒間的配置與精細(xì)開棉機(jī) CVT3 一樣，均為剝?nèi)∨渲?。齒密逐只加大，如紡超細(xì)旦纖維時其三刺輥之間的密度配置分別為 32、161、205 齒（25.4mm2）。工作角逐漸變小，速度逐漸變快，實(shí)現(xiàn)了漸增性開松與除雜。 在三刺輥系統(tǒng)中每個刺輥配有一塊分梳板、除塵刀和負(fù)壓吸口以幫助進(jìn)一步除雜，這種新型三刺輥系統(tǒng)清除棉結(jié)功能比以前有所提高，在一定程度減輕了錫林蓋板工作分梳區(qū)負(fù)擔(dān)。配置除雜吸口是三刺輥系統(tǒng)取得成功的組成部分，可緩解高速刺輥迥轉(zhuǎn)時所帶動的氣流在刺輥周圍產(chǎn)生高壓，從而造成氣流運(yùn)動紊亂，影響纖維分梳和除雜。 DK 系列三刺輥系統(tǒng)的最大優(yōu)點(diǎn)在于：它喂給錫林一蓋板工作區(qū)的是一個均勻、精細(xì)、開松畢業(yè)設(shè)計調(diào)研報告- 4 -良好的纖維網(wǎng)。在這個纖維網(wǎng)中，纖維基本上是以分離狀態(tài)存在的。將 DK903 與 DK760（傳統(tǒng)單刺輥）相比較，紗疵總數(shù)可減少 50%，梳棉機(jī)產(chǎn)量可增加 50%—90%。 三刺輥開松、梳理及除雜體系是開清棉任務(wù)在梳棉機(jī)的延伸，并擔(dān)負(fù)著梳棉機(jī)的預(yù)梳理任務(wù)以上是現(xiàn)代梳棉機(jī)梳理技術(shù)的餓發(fā)展，不過從我國紡織經(jīng)濟(jì)的發(fā)展來看梳棉機(jī)將趨向“三高”：清梳聯(lián)技術(shù)的迅速發(fā)展對梳棉機(jī)提出了更高的要求，清梳聯(lián)的發(fā)展推動了梳棉機(jī)的技術(shù)進(jìn)步，梳棉機(jī)的技術(shù)進(jìn)步又促進(jìn)了清梳聯(lián)的推廣與普及。清梳聯(lián)生產(chǎn)線配套的梳棉機(jī)應(yīng)具有“三高”功能，即高速、高產(chǎn)、高質(zhì)量。目前國際上最高產(chǎn)量可達(dá)到 140 公斤/臺/小時。 國產(chǎn)梳棉機(jī)通過消化吸收國外先進(jìn)技術(shù)，其設(shè)計水平大大提高，基本上達(dá)到國際水平，但其制造精度與國外先進(jìn)水平相比仍然存在著差距。另外，使用廠家對國產(chǎn)梳棉機(jī)的認(rèn)可度不如國際著名公司高，主要體現(xiàn)在實(shí)際產(chǎn)量與設(shè)計產(chǎn)量的差距仍然較大。盡管如此，國產(chǎn)梳棉機(jī)的技術(shù)進(jìn)步仍然得到行業(yè)內(nèi)外的肯定。國內(nèi)外高產(chǎn)梳棉機(jī)具有以下共同特點(diǎn)： 梳棉提高產(chǎn)量。Truetzschler 公司的 DK903 型梳棉機(jī)最高產(chǎn)量 140 公斤/臺/ 小時，Rieter公司的 C51 型、 Marzoli 公司的 C501 型梳棉機(jī)產(chǎn)量均為 120 公斤/臺/ 小時，國內(nèi)的 FA225 型、FA232 型等機(jī)型均達(dá) 100 公斤/臺/小時。 錫林軸承結(jié)合件是 A186D 型梳棉機(jī)上的錫林支承件，雖然由于錫林軸承件伴隨錫林旋轉(zhuǎn)工作，又是錫林筒的支承件，因此它對于錫林與錫林墻板的同軸度、軸向壓力、機(jī)件的磨損 、及錫林周圍機(jī)件安裝的準(zhǔn)確性和錫林的回轉(zhuǎn)平穩(wěn)度都有不可忽視的影響，這也就影響到梳棉機(jī)的生產(chǎn)效率以及影響企業(yè)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展，所以本人的理論設(shè)計對梳棉機(jī)的改進(jìn)具有一定的參照意義，更加展望從錫林部件方面著手研究對梳棉機(jī)的生產(chǎn)有新的突破，從而使中國紡織經(jīng)濟(jì)達(dá)到更強(qiáng)。外文翻譯資料1單片集成 MEMS 技術(shù)在過去的 20 年中，CMOS 技術(shù)已成為集成電路主要制造工藝，制造成本下降的同時，成品率和產(chǎn)量也得到很大提高，COMS 工藝將繼續(xù)以增加集成度和減小特制尺寸向前發(fā)展。當(dāng)今，CMOS 集成工藝不僅被利用在集成電路設(shè)計上，而且，也被利用在很多微傳感器和微執(zhí)行器上，這樣可以把微傳感器與集成電路集成在一起，構(gòu)成功能強(qiáng)大的智能傳感器。隨著微傳感應(yīng)用范圍的不斷擴(kuò)大，對傳感器的要求也越來越高，對未來微傳感器的主要要求是：微型化和集成化；低功耗和低成本；高精度和長壽命；多功能和智能化。硅微機(jī)械和集成電路的一體化集成，可以滿足上述要求。目前，集成傳感器的產(chǎn)品多數(shù)采用混合集成，單片集成的比例很小。而實(shí)現(xiàn)單片集成是實(shí)現(xiàn)傳感器智能化的關(guān)鍵，特別是單片集成 MEMS 傳感器技術(shù)也是當(dāng)今片上系統(tǒng)芯片能否實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵技術(shù)之一?？梢?，對各種單片集成 MEMS 技術(shù)難點(diǎn)進(jìn)行分析以及給出目前已有的各種單片集成 MEMS 技術(shù)是非常必要的。1.單片集成 MEMS 技術(shù)的優(yōu)勢和面臨的挑戰(zhàn)實(shí)現(xiàn) MEMS 和 CMOS 共同工作是分別制造 MEMS 傳感器和 CMOS 集成電路，然后，從各自的晶片切開，固定在一個共同的襯底上，并且，連線鍵合，這樣就實(shí)現(xiàn)兩者的集成，這就是所謂的混合（hybrid）方法。這種方法不會產(chǎn)生 MEMS 制造過程對 CMOS 電路的污染，同時，兩者生產(chǎn)過程互不干擾。但是，由于信號經(jīng)過鍵合點(diǎn)和引線，導(dǎo)致在高頻應(yīng)用時，信號傳輸質(zhì)量下降，并且，開發(fā)兩套生產(chǎn)線增加了產(chǎn)品的成本。為了解決一些性能問題，并降低制造成本，提出把 MEMS 部分做在和 CMOS 電路同一塊襯底上，也就是產(chǎn)生了與 CMOS 工藝兼容單片集成 MEMS 技術(shù)或叫 CMOS-MEMS 技術(shù)。這種方法相對混合方法總的來說有如下優(yōu)勢：第一，性能能得到很大的提高，因?yàn)榧纳娙莺痛當(dāng)_現(xiàn)象可以顯著減??；第二，混合方法需要復(fù)雜的封裝技術(shù)以減小傳感器接口的影響，而單片集成方法需要的封裝技術(shù)相對簡單，所以，降低傳感器成本；第三，單片集成傳感器技術(shù)也是陣列傳感器的需要，是克服陣列傳感器與外圍譯碼電路互連瓶頸的一種有效方法；第四，開發(fā)單片集成 MEMS 產(chǎn)品比開發(fā)混合 MEMS 產(chǎn)品所需的時間短，而且，開發(fā)成本低。單片集成 MEMS 技術(shù)根據(jù) MEMS 器件部分與 CMOS 電路部分加工順序不同可以分為前CMOS（pre-CMOS）、混合 CMOS（intermediate-CMOS）及后 CMOS（post-CMOS）集成方法。post-CMOS 方法是在加工完 CMOS 電路的硅片上，通過一些附加 MEMS 微細(xì)加工技術(shù)以實(shí)現(xiàn)單片集成 MEMS 系統(tǒng)，目前，單片集成 MEMS 技術(shù)主要以這種方法為主。post-CMOS 方法主要問題是 MEMS 加工工藝溫度會對前面的 CMOS 電路性能產(chǎn)生影響，更為嚴(yán)重的是后面高溫MEMS 加工工藝溫度與前面 CMOS 工藝金屬化不兼容。以目前研究最多的多晶硅作為結(jié)構(gòu)層的MEMS 為例，使磷硅玻璃致密化退火溫度為 950℃，而使作為結(jié)構(gòu)層多晶硅的應(yīng)力退火溫度則達(dá)到 1050℃，這將使 CMOS 器件結(jié)深發(fā)生遷移。特別是 800℃時淺結(jié)器件的結(jié)深遷移就會影外文翻譯資料2響器件的性能。另一方面，采用常規(guī)鋁金屬化工藝時，當(dāng)溫度達(dá)到 400-450℃時，CMOS 電路可靠性將受到嚴(yán)重的影響。從以上可以看出：如何克服后面高溫 MEMS 微結(jié)構(gòu)加工溫度對前面的已加工完的 CMOS 電路影響是解決單片集成 MEMS 系統(tǒng)關(guān)鍵所在。目前，國際上解決這個問題基本是通過 3 種方式：第一種是以難熔金屬化互連代替鋁金屬化互連，如，伯克利大學(xué)的以鎢代替鋁金屬互連方案，這樣提高容忍后續(xù)加工 MEMS 所需的高溫；第二種方式是通過尋找低制作溫度且機(jī)械性能優(yōu)良的材料代替多晶硅作為結(jié)構(gòu)層材料；第三種方式是利用CMOS 本身已有結(jié)構(gòu)層作為 MEMS 結(jié)構(gòu)層。pre-CMOS 集成方法是先制造 MEMS 結(jié)構(gòu)后制造 CMOS 電路，這種集成 CMOS 技術(shù)雖然克服post-CMOS 方法中 MEMS 高溫工藝對 CMOS 電路的影響，但由于存在垂直的微結(jié)構(gòu)，所以，存在傳感器與電路互連臺階覆蓋性問題，而且，在 CMOS 電路工藝過程中對微結(jié)構(gòu)的保護(hù)也是一個需要考慮的問題。甚至已優(yōu)化微調(diào)的 CMOS 工藝流程，例如：柵氧化可能被重?fù)诫s的結(jié)構(gòu)層影響。另外，MEMS 工藝過程中不能有任何的金屬或其他的材料，如壓電材料聚合物等，使得這種方法只適合一些特殊應(yīng)用。intermediate-CMOS 是在 CMOS 電路生產(chǎn)過程中插入一些 MEMS 微細(xì)加工工藝來實(shí)現(xiàn)單片集成 MEMS 的方法。這種方法已很成熟，并已有很多商品化產(chǎn)品，也是研究最早一種單片集成方法，是解決 pre-CMOS 和 post-CMOS 方法存在問題有效方法，但是，由于需要對現(xiàn)有的標(biāo)準(zhǔn) CMOS 或 BiCMOS 工藝進(jìn)行較大的修改，因此，這種方法的使用有一定限制。2.單片集成 MEMS 的主要技術(shù)現(xiàn)狀目前，單片集成 MEMS 技術(shù)主要以 post-CMOS 技術(shù)為主，通過一系列的與 CMOS 工藝兼容的表面微細(xì)加工和體加工實(shí)現(xiàn)單片集成 MEMS。又可分為 2 種：一種是在 CMOS 結(jié)構(gòu)層上面再淀積一層結(jié)構(gòu)層的微加工；另一種是直接以 CMOS 原有的結(jié)構(gòu)層作為 MEMS 結(jié)構(gòu)層的微加工。2.1 淀積新的結(jié)構(gòu)材料作 MEMS 結(jié)構(gòu)的集成技術(shù)2.1.1 多晶硅作為結(jié)構(gòu)層的集成表面微細(xì)加工技術(shù)這種工藝典型代表是伯克利大學(xué)開發(fā)模塊集成 CMOS 與 MEMS 工藝（modular integration of CMOS with micro-structures，MICS），這種方法是以多晶硅為微結(jié)構(gòu)層，磷硅玻璃（PSG）作為犧牲層的表面微細(xì)加工技術(shù)。采用難熔金屬鎢的金屬化互連代替鋁金屬化互連以承受后面的生產(chǎn)多晶硅微結(jié)構(gòu)所需要的高溫，但是，在 600℃時，鎢容易與硅形成反應(yīng)，伯克利大學(xué)是通過在接觸孔上放一層 TiN 阻擋層來解決這一問題的。MICS 工藝基本流程是：完成鎢金屬化的 CMOS 工藝后，淀積 300×10-10nm 低溫氧化物（LTO），然后，低壓化學(xué)氣相淀積 200×10-10nm 的氮化硅薄膜保護(hù)已生產(chǎn)的 CMOS 電路，腐蝕完微結(jié)構(gòu)與CMOS 電路的接觸孔后，淀積第 1 層現(xiàn)場摻雜多晶硅（350×10-10）作為 CMOS 電路與微結(jié)構(gòu)的互連線，再在上面淀積 1um 厚的 PSG 作為犧牲層以及淀積厚度為 2um 多晶硅結(jié)構(gòu)層。通過外文翻譯資料3在第 2 層多晶硅上再淀積一層 0.5um 的 PSG，以及在氮?dú)猸h(huán)境下的 1000℃快速退火 1min 來降低作為結(jié)構(gòu)層的多晶硅應(yīng)力。最后，刻蝕多晶硅結(jié)構(gòu)圖形以及腐蝕掉其下面的犧牲層（PSG）以釋放微結(jié)構(gòu)。2.1.2 以其他材料作結(jié)構(gòu)層集成表面微細(xì)加工技術(shù)多晶硅鍺不僅有與多晶硅相似的優(yōu)良機(jī)械性能，而且，淀積溫度低與 CMOS 工藝兼容，所以，目前被廣泛研究。伯克利大學(xué)開發(fā)的基于硅鍺結(jié)構(gòu)層的工藝與 MICS 工藝基本相似。主要技術(shù)革新：第一，保護(hù)層采用不同的材料，以前 MICS 工藝采用 835℃的 LPCVD 氮化硅，而現(xiàn)在則是采用兩層 LTO 和中間夾一層不定型硅（a-Si）作為 CMOS 電路保護(hù)層，其中，a-Si 分兩步淀積，第一步淀積在 450℃；第二步淀積則在 410℃，這樣溫度是不會損壞鋁金屬化 CMOS 電路；第二，采用低淀積溫度多晶硅鍺作為結(jié)構(gòu)層材料，其低壓化學(xué)氣相淀積（LPCVD）溫度只有 400℃，采用快速退火溫度也僅為 550℃，時間為 30s。而 MICS 工藝淀積多晶硅結(jié)構(gòu)溫度則超過 600℃。從以上兩點(diǎn)可知，由于整個后續(xù) MEMS 加工溫度不超過450℃，所以，不會對鋁金屬化互連 CMOS 電路產(chǎn)生很大的影響。采用鋁作為結(jié)構(gòu)層材料也會獲得很大成功，最為成功的是德州儀器開發(fā)低溫表面微細(xì)加工技術(shù)，并用這種技術(shù)成功生產(chǎn)了數(shù)字微鏡設(shè)備（DMD）。技術(shù)革新主要表現(xiàn)在采用濺射鋁作為結(jié)構(gòu)層材料，并且，采用光致抗蝕劑作為犧牲層，這種低溫后處理使得已生產(chǎn)的下面SRAM 單元不被破壞 。鋯鈦酸鉛（PZT）電材料因具有優(yōu)良的壓電性能、熱釋電性能、鐵電性能和介電性能而被廣泛應(yīng)用在鐵電存儲器中以及作為高介質(zhì)材料。同時，還可以利用鋯鈦酸鉛壓電效應(yīng)制作微傳感器以及微執(zhí)行器。PZT 薄膜工藝與硅集成工藝兼容，如，目前的基于金屬有機(jī)化學(xué)氣相淀積（OCVD）方法制作 PZT 薄膜溫度已降低到 430~75℃，這個溫度還在降低，因此，采用這種材料作為結(jié)構(gòu)層是很有希望與 CMOS 工藝集成的。2.2 以原 CMOS 結(jié)構(gòu)層作 MEMS 結(jié)構(gòu)的集成技術(shù)2.2.1 犧牲鋁的微加工技術(shù)如果 CMOS 金屬化合物用作犧牲材料，則可能存在和 CMOS 工藝完全兼容的表面微細(xì)加工丁藝，這種方法被稱作犧牲鋁蝕刻（sacrificial aluminum etching，SALE）。在許多CMOS 工藝過程中，都采用了兩層由鋁合金構(gòu)成的金屬層。第 1 層金屬作為犧牲層被清除，可以制造出電介質(zhì)金屬化合物；第 2 層由金屬和鈍化物組成，第 2 層金屬介于兩個電介質(zhì)之間，適當(dāng)結(jié)構(gòu)化后，便可以作為反射鏡、電極、熱電阻或電熱調(diào)節(jié)器。其基本工藝過程包括：（1）保護(hù)電氣連接觸點(diǎn)不受到蝕刻；（2）腐蝕犧牲鋁層；（3）涮洗清除徼結(jié)構(gòu)里面的蝕刻劑；（4）烘干微機(jī)構(gòu)。2.2.2 單晶體硅活化蝕刻和金屬化法外文翻譯資料4單體硅活化蝕刻和金屬化法（single crystal reactiveetching and metallization，SCREAM）可用于制造，梁、橋這樣的結(jié)構(gòu)，甚至可以用單晶硅制造更復(fù)雜的結(jié)構(gòu)。這種方法始于制造完的 CMOS 電路硅片，首先，淀積一層覆蓋接觸孔的氧化硅，這層氧化物保護(hù) CMOS 電路免受后面工藝影響，并通過反應(yīng)離子蝕刻（RIE）圖形化這層氧化物遮蔽層；然后，RIE 蝕刻硅溝槽，深度可達(dá)到 10um，氧化硅薄膜淀積下來，覆蓋在側(cè)面和水平面上。通過反應(yīng)離子蝕刻掉水平面上的氧化物，而使豎直面受到保護(hù)，第二次反應(yīng)離子蝕刻硅；最后，各向同性蝕刻硅，釋放出懸浮的微結(jié)構(gòu)，同時，蝕刻接觸孔氧化物，并濺射金屬，這層金屬化淀積物使大縱橫比的粱變成電容性元素，用厚的抗蝕劑作掩蔽模圖形化金屬層。由于 SCREAM 的每一步均在低于 300℃的溫度下進(jìn)行的，因此，是與 CMOS 電路兼容的。2.2.3 大縱橫比的 CMOS-MEMS 工藝Gamegle Melloa 大學(xué)開發(fā)的與 CMOS 兼容干法蝕刻方法，它應(yīng)用各向同性硅蝕刻產(chǎn)生絕緣薄膜，CMOS 介質(zhì)和金屬化層在這個工藝中不僅用作金屬互連，而且，還作為微機(jī)械結(jié)構(gòu)尾?；竟に囘^程為：首先，標(biāo)準(zhǔn)的 CMOS 工藝采用三層金屬 0.5upmN 阱工藝實(shí)現(xiàn)；其次，金屬層 1 和 2 被用作電活性層，而第 3 層作為微機(jī)械加工的蝕刻掩模。應(yīng)用化合物CHF3／O2 的反應(yīng)離子蝕刻（RIE），使整個芯片上的鈍化層被清除掉，在第 3 層金屬斷開區(qū)域，CMOS 薄膜夾層被一直蝕刻至基底，而上面覆蓋有第 3 層金屬的 CMOS 薄膜夾層則保留完好；最后，采用 SP6／O2 等離子在不蝕刻微結(jié)構(gòu)側(cè)壁情況下各向同性蝕刻硅襯底。狹窄的絕緣層和導(dǎo)電層融為一體制造出梁和橋，例如：梳狀驅(qū)動器這樣的微結(jié)構(gòu)。2.2.4 體加工 CMOS-MEMS 工藝主要是通過蝕刻硅襯底等體加工技術(shù)來形成所需的 MEMS 結(jié)構(gòu)，這種技術(shù)主要以蘇黎世大學(xué)為主。可以從正面蝕刻硅襯底，也可以從反面蝕刻硅襯底，利用各向異性腐蝕（100）方向的特性，從硅的正面蝕刻是可以得到未封閉的微結(jié)構(gòu)，如，梁和支撐膜等，可選用的蝕刻劑可以是氫氧化四甲基銨水溶液（TMATH）或乙烯二胺溶液（EDP）。通過從已完成的硅片背部蝕該硅片可以得到封閉的介電薄膜，需要一個額外的掩模定義膜片的大小，通常采用的燭刻劑是 KOH。采用 XeF2 干法蝕刻的 post-CMOS 工藝也得到很大的發(fā)展。XeP2 是一種各向異性硅蝕刻劑，蝕刻速度很高，它是惰性氣體氙的一種稀有化合物。XeP2 既不蝕刻 IC 絕緣層，也不蝕刻鋁合金金屬化合物，因此，和 CMOS 完全兼容。經(jīng)過適當(dāng)?shù)膮^(qū)域設(shè)計、連接和加掩模，在指定部位打開絕緣層，使基底硅局部暴露給蝕刻劑。因?yàn)?XeF2 即不蝕刻陶瓷，也不蝕刻塑料，從而適合集成 CMOS 微系統(tǒng)的微加工。使用這種方法可在已完成的 CMOS 芯片上無掩模蝕刻出微機(jī)構(gòu)。3.發(fā)展趨勢外文翻譯資料5單片集成 MEMS 技術(shù)已開發(fā) 10 多年了，已得到了迅猛發(fā)展，也涌現(xiàn)出各種 MEMS 制造服務(wù)組織和企業(yè)，從而可以獲得一些組織或直接由特殊集成電路制造商提供 MEMS 加工。代表微系統(tǒng) IC 技術(shù)發(fā)展方向的組織包括美國的 MOSIS.Europractice 和歐洲的 TIMACMP；美國北卡羅納州的 Croons 集成微系統(tǒng)公司除了提供基本的 CMOS 工藝以外，還提供體微加工和表面徽加工、LIGA 工藝以及多用戶微機(jī)電系統(tǒng)工藝等；美國桑迪亞國家實(shí)驗(yàn)室開發(fā)的超平面多層多晶硅工藝也已商品化；在歐洲從事特殊應(yīng)用集成電路制造技術(shù)研究的包括奧地利微系統(tǒng)公司和瑞士的 EM 微電子公司。還有很多基于傳感器的特殊硅工藝也已經(jīng)被研究出來，如，德國的羅伯特博施公司和挪威的 SensoNor 公司等。從目前來看，集成 MEMS 技術(shù)將有如下趨勢：（1）post-CMOS 集成方法仍將是未來的主要開發(fā)技術(shù)，并將現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)室已開發(fā)的各種post-CMOS 單片集成 MEMS 技術(shù)產(chǎn)業(yè)化；（2）在集成 MEMS 系統(tǒng)上集成更多的復(fù)雜的電路包括數(shù)字接口和微控制器，這樣得到功能更強(qiáng)大、價格便宜的智能系統(tǒng)；（3）開發(fā)封裝技術(shù)保護(hù) CMOS 芯片免受環(huán)境的影響，不僅需要開發(fā)適應(yīng) MEMS 集成系統(tǒng)的封裝，而且，也需要開發(fā)能適應(yīng)封裝的單片 MEMS 集成技術(shù)。4.結(jié)束語單片集成 MEMS 是實(shí)現(xiàn)智能傳感器的關(guān)鍵，也是 IC 業(yè)發(fā)展的一個重要方向。雖然目前各種方法都還存在一些問題，但是，隨著對其不斷的研究與 CMOS 工藝兼容性各種問題也會一一解決。本文對單片集成 MEMS 技術(shù)對工藝提出的要求進(jìn)行了討論，并對目前各種單片集成MEMS 技術(shù)特點(diǎn)、工藝流程進(jìn)行了介紹，同時，還給出未來單片集成 MEMS 技術(shù)未來發(fā)展趨勢。