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《大连理工大学》 2005年
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微注塑成型充模流动理论建模与模拟分析

李又民  
【摘要】:伴随着微机电系统技术而发展的微注塑成型技术,目前已在微机械、微电子、微光 学及生物医学等领域获得了较广泛的应用。由于微型塑件的结构尺寸与体积微小,传统 的宏观上的注塑模具设计理论及方法在某种程度上已经失去指导意义,需要从微观尺度 上根据微型塑件成型的特点,建立新的微型注塑模具设计的基本理论与方法。 本研究借鉴宏观熔体的充模流动理论,比较了微型注塑成型技术与传统注塑成型技 术的差异,对微观熔体充模过程中的诸多可能的影响因素进行了全面分析,如模具和熔 体温度、流动过程的非等温特性、型腔排气、流动通道的表面粗糙度、熔体的表面张 力、重力、惯性力、粘弹性效应及熔体的可压缩性等,同时分析了微观充模条件下,各 种影响因素的作用机理及相互影响关系。并结合微注塑成型工艺的特点,对这些因素进 行了适当的假设和简化,最后确定出在微观充模过程中通过加入壁面滑移和表面张力两 个主要因素,来综合表征微观充模流动的理论模型。 依据聚合物流变学及流体力学的相关理论,深入分析了微小通道中壁面滑移和表面 张力的作用机理,并根据不同的作用机理,确定了两种滑移边界条件。通过对表面张力 的分析,引入了连续表面力(CSF)模型,并将表面张力转化成体积力加入到流体的动 量守恒方程中。据此,推导并整理出适合于微观熔体注塑充模流动的连续性方程、动量 守恒方程和能量守恒方程。 针对上述微观熔体充模流动模型中需考虑的壁面滑移和表面张力因素,分别使用 Polyflow、FIDAP等软件,对微小通道中上述两种因素分别作用下的稳态及瞬态流动行 为进行了数值模拟。得到了分别考虑壁面滑移和表面张力效应的微观熔体流动速度、压 力、粘度等参数的变化规律,并对数值模拟结果进行了对比分析,初步验证了微观熔体 流动模型的合理性。
【学位授予单位】:大连理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2005
【分类号】:TQ320

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【引证文献】
中国硕士学位论文全文数据库 前8条
1 吴煜;微注塑成型中熔体粘度对充模流动影响的实验研究[D];大连理工大学;2010年
2 贝海鑫;微注塑充模流动中粘性耗散的研究[D];大连理工大学;2010年
3 徐华;微注塑成型充模流动中对流换热的实验研究[D];大连理工大学;2010年
4 邓雄;光学零件微结构注塑成型工艺研究[D];国防科学技术大学;2010年
5 魏玉新;微注塑成型充模流动中粘性耗散与对流传热研究[D];大连理工大学;2006年
6 俞华英;薄壁塑件注塑成型的数值模拟和成型工艺参数优化的研究[D];浙江工业大学;2008年
7 苏全亮;注射速度对微注塑成型充填过程及制品形态结构的影响[D];郑州大学;2012年
8 夏松颖;注塑模组合式感应加热线圈控制系统研究[D];上海交通大学;2013年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前1条
1 黄兴元,柳和生,鄢超,胡小忠,周国发;聚合物挤出过程中壁面滑移现象研究[J];中国塑料;2004年08期
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 王丽秀,吴崇峰;利用Moldflow对生化试剂板模具进行优化设计[J];工程塑料应用;2003年08期
2 杨斌,李延杰;CAE技术在汽车仪表板模具设计中的应用[J];工程塑料应用;2005年03期
3 蔡奎,周国发,钟序光,胡晨章,张效迅;气辅共挤成型界面不稳定的数值模拟研究[J];工程塑料应用;2005年04期
4 陈元芳;胡建军;黄虹;蒋鹏;;提高大型注塑模刚度的研究[J];工程塑料应用;2005年11期
5 郭建良;雷毅;李晋梅;;影响超高分子量聚乙烯流动性的主要因素分析[J];工程塑料应用;2006年06期
6 马忠平;高凤珍;王标兵;胡国胜;;嵌段共聚PA6/11的流变性能研究[J];工程塑料应用;2006年07期
7 卢臣;柳和生;黄兴元;;气体辅助挤出成型技术在塑料异型材中的应用[J];工程塑料应用;2006年11期
8 陈晓媛;王港;芦艾;余雪江;;聚醚醚酮/聚苯硫醚共混体系的相容性和力学性能研究[J];工程塑料应用;2007年02期
9 蒋炳炎;吴旺青;胡建良;沈龙江;;微注射成型中聚合物熔融塑化技术[J];工程塑料应用;2007年11期
10 杜小刚;刘亚青;谢江波;马春;;超临界CO_2辅助PTFE/PP挤出的研究[J];工程塑料应用;2008年02期
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1 李义;舒玉光;梁继才;孙国恩;李明;;微孔注射成型制件泡孔长大问题研究[A];第七届中国功能材料及其应用学术会议论文集(第5分册)[C];2010年
2 孙孝林;谭建国;;钻孔灌注桩排渣泥浆流速的计算[A];第十三届全国探矿工程(岩土钻掘工程)学术研讨会论文专辑[C];2005年
3 吴其晔;冯绍华;慕晶霞;张娜;王笃金;;反应降解聚丙烯熔体流变性与分子量的关系[A];2006年全国高分子材料科学与工程研讨会论文集[C];2006年
4 慕晶霞;王宁;赵贝;李鹏;吴其晔;殷敬华;;LLDPE及其反应接枝料的挤出流变性[A];2006年全国高分子材料科学与工程研讨会论文集[C];2006年
5 陈晓媛;芦艾;余雪江;;聚醚醚酮/聚苯硫醚共混体系的流变行为及相容性研究[A];2006年全国高分子材料科学与工程研讨会论文集[C];2006年
6 姜爱民;于胜春;邹常青;田爱平;;复合固体推进剂药浆在捏合机中搅拌的数值模拟[A];中国流变学研究进展(2010)[C];2010年
7 廖华勇;陶宇;陶国良;;HDPE/LDPE高分子共混物的壁面滑移行为[A];中国流变学研究进展(2010)[C];2010年
8 黄宇刚;刘跃军;李祥刚;;基于虚拟仪器技术的流变测控系统研究[A];中国流变学研究进展(2010)[C];2010年
9 贾晓雪;黄蓓青;魏先福;杨磊;;预聚物对UV无水胶印光盘油墨流变学性能的影响[A];第十三届全国包装工程学术会议论文集[C];2010年
10 楼建勇;;注塑成型模具计算机辅助工程分析与工艺仿真[A];先进制造技术高层论坛暨第六届制造业自动化与信息化技术研讨会论文集[C];2007年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 王骁;纳米蒙脱土改性沥青及其混合料的流变特性研究[D];武汉理工大学;2010年
2 李熹平;快速热循环注塑模具及工艺关键技术研究[D];山东大学;2010年
3 张爱敏;快速热循环注塑材料ABS/PMMA的物理改性及其成型性能研究[D];山东大学;2010年
4 郭丽华;马来酸酐/硅烷接枝聚丙烯界面相容剂制备及其性能研究[D];东北林业大学;2011年
5 高华;木粉/马来酸酐接枝聚烯烃共混物复合材料[D];东北林业大学;2011年
6 丁妍羽;基于化学流变学的树脂传递模塑工艺过程的数值模拟及灵敏度分析[D];山东大学;2011年
7 修爱慧;土壤杆菌ZX09胞外多糖的制备和结构解析以及生物学功能的研究[D];南京理工大学;2011年
8 周小三;硅类材料改性聚氨酯的制备及其性能研究[D];华东理工大学;2011年
9 于斌;纤维沥青胶浆流变特性及纤维沥青混合料路用性能研究[D];长安大学;2010年
10 杨灿;注塑微结构复制性能及形态研究[D];华南理工大学;2011年
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2 何帅;动态渐变灰阶数字掩模技术制作微透镜的研究[D];南昌航空大学;2010年
3 崔连臣;低熔点PTT的合成及性能研究[D];浙江理工大学;2010年
4 沈亚强;高聚物熔体在微流道内流变行为的研究[D];郑州大学;2010年
5 焦令宽;微注塑成型充填过程的三维模拟[D];郑州大学;2010年
6 孟瑞艳;注塑成型中一些流动与传热问题的解析分析[D];郑州大学;2010年
7 满顺;基于数值模拟的微注射成型弯流道充填分析[D];郑州大学;2010年
8 田雅楠;中心浇口圆盘注塑件中纤维取向的预测[D];郑州大学;2010年
9 邹海波;聚合物PMMA电喷雾芯片制作工艺研究[D];大连理工大学;2010年
10 梁强;流道及浇口尺寸对微注塑模具型腔填充性能影响的实验研究[D];大连理工大学;2010年
【同被引文献】
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1 申长雨,陈静波,刘春太,李倩;塑料成型加工讲座(第六讲) 注塑成型制品的质量控制[J];工程塑料应用;1999年08期
2 申长雨,李海梅;塑料模具CAE技术概况及发展趋势[J];工程塑料应用;2001年02期
3 申长雨,李海梅,高峰;注射成型技术发展概况[J];工程塑料应用;2003年03期
4 刘斌;谢毅;;材料流变性能对注塑制品熔接痕的影响[J];工程塑料应用;2008年06期
5 刘志刚;赵耀华;;微粗糙管内部流动与对流换热的实验研究[J];北京工业大学学报;2006年02期
6 谢永奇,余建祖,赵增会,秦彦;矩形微槽内FC-72的单相流动和换热实验研究[J];北京航空航天大学学报;2004年08期
7 庄俭;于同敏;王敏杰;;微注塑成型中熔体与壁面间传热系数对充模流动影响的研究[J];传感技术学报;2006年05期
8 董艺;;单片机与PLC的区别及其对控制系统设计方案选择的影响[J];巢湖学院学报;2007年03期
9 徐斌;王敏杰;于同敏;赵丹阳;;微尺度效应对聚合物熔体壁面滑移影响的研究[J];材料工程;2008年10期
10 贺华波;邓益民;李红林;;基于Moldflow的薄壁注塑件成形工艺优化设计[J];电加工与模具;2006年01期
中国博士学位论文全文数据库 前6条
1 翟明;塑料注射成型充填过程的数值模拟、优化与控制[D];大连理工大学;2002年
2 刘春太;基于数值模拟的注塑成型工艺优化和制品性能研究[D];郑州大学;2003年
3 刘志刚;微细通道内流动与换热可视化实验研究与分析[D];中国科学院研究生院(工程热物理研究所);2005年
4 张春平;粗糙度对微细通道内流动与换热特性影响的实验研究与理论分析[D];中国科学院研究生院(工程热物理研究所);2007年
5 庄俭;微注塑成型充模流动理论与工艺试验研究[D];大连理工大学;2007年
6 徐斌;微注塑充模流动尺度效应及其模具关键技术研究[D];大连理工大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 焦令宽;微注塑成型充填过程的三维模拟[D];郑州大学;2010年
2 侯建华;感应加热在注塑成型中的应用[D];郑州大学;2010年
3 郝健;基于PZT挤压光纤式偏振控制器的偏振态发生器的研究[D];北京交通大学;2011年
4 蒋壮强;微注塑成型充填过程三维数值模拟[D];郑州大学;2011年
5 刘岩;注塑成型聚丙烯制品的形态演化研究[D];郑州大学;2011年
6 王旭阳;钢板感应加热及热弹塑性变形的数值模拟研究[D];大连理工大学;2004年
7 王斌;微注塑成型充模理论模型与数值模拟[D];大连理工大学;2006年
8 郑士龙;基于神经网络的注塑成型工艺优化[D];长春理工大学;2005年
9 赵敏;45钢坯锻前感应加热的有限元模拟分析[D];浙江工业大学;2006年
10 魏玉新;微注塑成型充模流动中粘性耗散与对流传热研究[D];大连理工大学;2006年
【二级引证文献】
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1 尹韶辉;张乐贤;陈逢军;余剑武;;小口径非球面加工技术及装备综述[J];光学技术;2013年02期
2 韦小雄;王学生;林珩;;Polyflow软件在聚合物成型中的应用进展[J];上海塑料;2008年04期
3 胡建强;;模具设计对薄壁塑件翘曲变形的影响[J];科技创新导报;2012年15期
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 卢振;微结构件的注射成形及其组织与性能[D];哈尔滨工业大学;2008年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 吴煜;微注塑成型中熔体粘度对充模流动影响的实验研究[D];大连理工大学;2010年
2 贝海鑫;微注塑充模流动中粘性耗散的研究[D];大连理工大学;2010年
3 徐华;微注塑成型充模流动中对流换热的实验研究[D];大连理工大学;2010年
4 钟健灵;基于CAE的厚壁电熔管件变形分析及优化[D];广东工业大学;2011年
5 胡文文;快速热循环注塑成型模具温度控制研究[D];南昌大学;2011年
6 程康;微流控芯片注塑成型质量缺陷的成因及预测[D];大连理工大学;2009年
7 罗华云;高光注射成型产品缺陷预测与控制研究[D];南昌大学;2010年
8 包成;基于超声作用的微流控芯片注塑成型质量研究[D];大连理工大学;2012年
9 苏全亮;注射速度对微注塑成型充填过程及制品形态结构的影响[D];郑州大学;2012年
10 张进;麦草碱法蒸煮黑液降粘技术[D];南京林业大学;2012年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前4条
1 王克俭,周持兴;考虑壁面滑移的Z-W流变模型及其应用[J];高分子通报;2003年01期
2 梁基照,唐国俊,黄泽成;挤出过程中NR/SBR胶料壁滑移行为的研究──Ⅰ.压力波动现象[J];华南理工大学学报(自然科学版);1994年01期
3 吴舜英,许忠斌,戴荣生,包建文;挤出口模内壁面滑移机理研究[J];轻工机械;2001年01期
4 尹延国,朱元吉,解挺;润滑挤出成型技术[J];现代塑料加工应用;1996年02期
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3 江顺亮;注射充模过程的压力求解方法及其比较[J];中国塑料;2005年05期
4 王辉;周华民;李德群;;三维塑封充模过程数值模拟方法[J];上海交通大学学报;2010年02期
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9 程源,安瑛,王定国;橡胶注射过程中压力变化的研究[J];橡胶工业;1996年07期
10 王中任,吴宏武;塑料注射充模过程的动态磁化测量及表征[J];现代塑料加工应用;2005年01期
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5 王继辉;邓京兰;龙新华;;RTM成型工艺充模过程的流动分析[A];第十一届玻璃钢/复合材料学术年会论文集[C];1995年
6 刘跃军;李祥刚;黄宇刚;魏珊珊;曾广胜;;圆盘型腔充模过程流变解析模型与moldnow数值模拟结果的分析对比[A];中国化学会、中国力学学会第九届全国流变学学术会议论文摘要集[C];2008年
7 程泽林;熊峻江;彭勃;罗楚养;;RTM整体成型复合材料结构制造缺陷逆向分析[A];第七届全国MTS材料试验学术会议论文集(一)[C];2007年
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2 宁波海天股份有限公司董事长 张静章;注塑机行业的现状和发展策略[N];中国机电日报;2002年
3 白冰;药用高阻隔聚酯瓶的加工与成型技术[N];中国包装报;2011年
中国博士学位论文全文数据库 前6条
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2 王硕;注塑成型过程模腔内熔体流动速度与压力检测控制方法研究[D];浙江大学;2012年
3 陈巍;气体辅助注射成型充模机理数值模拟与成型工艺稳健优化[D];上海交通大学;2011年
4 丁妍羽;基于化学流变学的树脂传递模塑工艺过程的数值模拟及灵敏度分析[D];山东大学;2011年
5 代晓青;纤维预成型体中环氧树脂—固化剂反应体系流动浸渍行为研究[D];国防科学技术大学;2010年
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3 万志国;基于OpenGL充模过程计算机模拟的结果后处理[D];南昌大学;2007年
4 张迎;PIM充模过程中最大Lyapunov指数特征研究[D];中南大学;2012年
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6 徐建伟;自然平衡流道中剪切诱导非平衡流动的CAE分析[D];郑州大学;2010年
7 董二女;粉末注射成形动力系统的混沌吸引子形态研究[D];中南大学;2011年
8 张曼曼;真空辅助树脂注射成型技术的实验与模拟研究[D];东华大学;2014年
9 张默;真空辅助树脂成型实时监测技术研究[D];东华大学;2011年
10 郑澎;VARTM工艺浸润过程及其应用基础研究[D];中北大学;2011年
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