單克微量超聲波塑化機理及其裝置的研究.pdf

1、微量注塑成型由于一次性成型、效率高、成本低、適合批量化生產(chǎn)以及成型制品性能優(yōu)良等優(yōu)點，成為聚合物MEMS（微機電系統(tǒng)）中主要成型方式之一，廣泛應用在醫(yī)療衛(wèi)生、精密儀器、航空航天、信息通訊等各個領域。目前微量注射成型技術主要采用螺桿塑化微量聚合物，極少情況采用柱塞塑化。前者存在小直徑螺桿加工困難、塑化不均勻、單次塑化量多于要求的注射量、小直徑螺桿壽命較短及熔體充填困難等問題:后者塑化效果差，同時也面臨熔體充填困難的問題。基于超聲波塑化的微

2、量注射成型技術可以很好解決前述問題，并且能夠大幅度降低能源消耗、簡化注塑裝置以及降低成本，因此成為微量注塑成型中的研究重點。
　　本文在前人的研究基礎上，對超聲波微量塑化機理進行理論和實驗研究，并對單克超聲波微量注塑裝置進行設計。主要研究內容如下:
　　(1)對超聲波摩擦生熱效應和超聲波粘彈性效應進行理論分析。針對超聲波空化效應，根據(jù)彈性液體中RPNNP方程（空化氣泡運動方程），利用四階龍格-庫塔法和MATLAB軟件，模擬分

3、析超聲波空化效應中各參數(shù)的影響及其較佳工藝參數(shù)。
　　(2)采用ANSYS對聚合物塑化過程中溫度的變化進行模擬。僅考慮超聲波能流的作用，材料選為聚合物LDPE（低密度聚乙烯），將超聲波能流從頂部作用于聚合物模型，模擬探究其塑化過程。
　　(3)參考國內外研究成果，確定一種超聲波微量注塑系統(tǒng)的設計方案;計算超聲波注塑系統(tǒng)的主要性能參數(shù)，即塑化部分及注射部分主要性能參數(shù);根據(jù)前面的方案和計算，設計一種超聲波微量注塑系統(tǒng):首先對注

4、塑系統(tǒng)中的超聲波系統(tǒng)進行設計，主要對超聲波工具頭進行設計，并對超聲波系統(tǒng)其他關鍵部件進行設計選型，然后對伺服驅動系統(tǒng)、塑化腔及模具等進行設計，最后建模整個超聲波微量注塑系統(tǒng)。
　　(4)對設計的工具頭及整個注塑裝置進行仿真模擬，探究其合理性。采用ANSYS軟件對超聲波工具頭進行振動分析，即利用模態(tài)分析及諧響應分析模擬其振型、固有頻率和放大系數(shù)等參數(shù)，驗證工具頭設計的合理性;利用ADAMS軟件對注射過程進行運動學和動力學仿真，得到其