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基于微注塑成型的微塑件数值模拟与工艺实验研究

王晓娜  
【摘要】: 随着微机电系统的发展,对微制品的需求越来越多,微注塑成型是一种新的成型微制品的生产方式。本文以无阀微泵、微连接器为研究对象,结合相关绘图软件和有限元分析软件,完成了无阀微泵、结构设计与数值模拟。利用微注塑机,对微连接器进行微注塑成型实验。利用正交实验设计方法,得到微泵、微连接器的最优工艺方案组合,用于指导实际生产。 本文研究了无阀微泵的工作机理,并利用有限元分析软件ANSYS对微泵进行模态分析和静力分析。建立28个不同尺寸的扩散管/收缩管,利用限元分析软件FLUENT对其内部流体流动特性进行数值模拟,通过对大量的模拟数据的分析,得出无阀微泵的关键部位(扩散管/收缩管)最佳尺寸结构。根据所模拟所得的微泵的关键尺寸参数,利用绘图软件AUTOCAD和PRO/E分别设计了微泵的二维和三维结构图,为无阀微泵的微注塑成型工艺参数模拟提供合理的理论模型。结合正交实验设计方法,利用有限元分析软件MOLDFLOW,对无阀微泵的微注塑成型工艺参数进行数值模拟,得到无阀微泵的最优工艺方案组合,为后续微泵的微注射实际成型实验提供参考依据。 基于正交实验设计方法,对微连接器塑件进行微注塑成型工艺实验进行研究;利用正交分析方法中的方差分析和极差分析,获得各组工艺条件对微塑件实验指标的影响程度,绘出因素水平变化趋势图,得到微连接器的最佳工艺参数方案组合,为后续微连接器的实际生产提供可靠的参考依据。 本文创新之处主要有以下两点: (1)提出利用微注塑成型方式成型无阀微泵,与目前利用MEMS工艺加工方式相比,微注塑成型具有成本低、制品重复性好、更易实现批量化生产等优势。 (2)利用正交实验设计方法对微泵的数值模拟结果和微连接器的实验结果进行分析,这种方法能满足利用较少的实验次数,获得较优的实验结果。


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