高深寬比微結(jié)構(gòu)零件注射成型充填行為研究.pdf

1、高深寬比微結(jié)構(gòu)注射成型件是微注射成型零件中一類非常重要的零件，其在機械、光電通訊、自動控制、信息檢測和生物醫(yī)學(xué)等方面應(yīng)用十分廣泛。本文采用理論分析、數(shù)值模擬和實驗驗證相結(jié)合的方法研究了高深寬比微結(jié)構(gòu)零件注射成型充填流動過程，分析了其充填流動特性和其充填深度的影響因素。本文的工作和結(jié)論如下： 1．分析流體在微尺度流道內(nèi)流動的影響因素，結(jié)合微結(jié)構(gòu)零件的尺寸特征，考慮表面張力作用，在Navier-Stokes方程基礎(chǔ)上建立了考慮表面張

2、力的高深寬比微結(jié)構(gòu)零件注射成型充填流動模型，在動量方程中采用連續(xù)表面力(csr)模型、流動前沿遷移理論對表面張力進行處理，并在流動前沿邊界條件中引入動態(tài)接觸角理論。 2．首次采用計算流體力學(xué)軟件CFD-ACE對高深寬比微結(jié)構(gòu)零件的2D物理模型進行數(shù)值模擬，仿真分析了流體在微結(jié)構(gòu)流道中的充填行為，并且在微結(jié)構(gòu)流道仿真中首次引入表面張力和接觸角效應(yīng)。結(jié)果表明：微結(jié)構(gòu)中存在速度螺旋；在水力直徑為200gm的流道中，表面張力對微流體的流

3、動行為影響很小，可以忽略不計：對稱型矩形微結(jié)構(gòu)流道的流場分布最均勻，非對稱型梯形微結(jié)構(gòu)流道的流場分布次之，非對稱型矩形微結(jié)構(gòu)流道的流場均勻性最差。因而在設(shè)計高深寬比微結(jié)構(gòu)零件或布置模具型腔時，建議采用對稱型方式，以提高高深寬比微結(jié)構(gòu)零件的成型質(zhì)量。 3．采用MoldFlow軟件對高深寬比微結(jié)構(gòu)零件的注射成型充填過程進行數(shù)值模擬，系統(tǒng)研究了影響微結(jié)構(gòu)充填深度的因素。結(jié)果表明：熔體粘度、熔體溫度、模具溫度、型腔壓力、零件結(jié)構(gòu)、尺寸和