微注塑成型充模流動(dòng)理論建模與模擬分析.pdf

1、伴隨著微機(jī)電系統(tǒng)技術(shù)而發(fā)展的微注塑成型技術(shù),目前已在微機(jī)械、微電子、微光學(xué)及生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域獲得了較廣泛的應(yīng)用.由于微型塑件的結(jié)構(gòu)尺寸與體積微小,傳統(tǒng)的宏觀上的注塑模具設(shè)計(jì)理論及方法在某種程度上已經(jīng)失去指導(dǎo)意義,需要從微觀尺度上根據(jù)微型塑件成型的特點(diǎn),建立新的微型注塑模具設(shè)計(jì)的基本理論與方法.本研究借鑒宏觀熔體的充模流動(dòng)理論,比較了微型注塑成型技術(shù)與傳統(tǒng)注塑成型技術(shù)的差異,對(duì)微觀熔體充模過程中的諸多可能的影響因素進(jìn)行了全面分析,如模具和熔

2、體溫度、流動(dòng)過程的非等溫特性、型腔排氣、流動(dòng)通道的表面粗糙度、熔體的表面張力、重力、慣性力、粘彈性效應(yīng)及熔體的可壓縮性等,同時(shí)分析了微觀充模條件下,各種影響因素的作用機(jī)理及相互影響關(guān)系.并結(jié)合微注塑成型工藝的特點(diǎn),對(duì)這些因素進(jìn)行了適當(dāng)?shù)募僭O(shè)和簡(jiǎn)化,最后確定出在微觀充模過程中通過加入壁面滑移和表面張力兩個(gè)主要因素,來綜合表征微觀充模流動(dòng)的理論模型.依據(jù)聚合物流變學(xué)及流體力學(xué)的相關(guān)理論,深入分析了微小通道中壁面滑移和表面張力的作用機(jī)理,并根

3、據(jù)不同的作用機(jī)理,確定了兩種滑移邊界條件.通過對(duì)表面張力的分析,引入了連續(xù)表面力(CSF)模型,并將表面張力轉(zhuǎn)化成體積力加入到流體的動(dòng)量守恒方程中.據(jù)此,推導(dǎo)并整理出適合于微觀熔體注塑充模流動(dòng)的連續(xù)性方程、動(dòng)量守恒方程和能量守恒方程.針對(duì)上述微觀熔體充模流動(dòng)模型中需考慮的壁面滑移和表面張力因素,分別使用Polyflow、FIDAP等軟件,對(duì)微小通道中上述兩種因素分別作用下的穩(wěn)態(tài)及瞬態(tài)流動(dòng)行為進(jìn)行了數(shù)值模擬.得到了分別考慮壁面滑移和表面張