微齿轮真空铸型的数值模拟与实验研究

发布时间：2020-05-12 01:34

【摘要】： 随着微纳米技术的快速发展,微型件在航空航天、MEMS、精密仪器、生物医学、信息技术等领域得到了广泛的应用。但现有的微成形技术在微型件的产品开发过程中成本高、周期长,不能适应市场对新产品开发周期越来越短的要求。真空铸型技术是基于快速成型和快速模具的基础上发展起来的一种新型快速制造技术,尤其适用于产品开发阶段。本文详细分析了真空铸型微型件过程中影响微观熔体填充的因素,并选取微齿轮为研究对象进行微齿轮真空铸型的数值模拟和实验研究,主要工作有以下几点: (1)基于传统注塑成型中熔体充模过程的数学模型,构建了微尺度下熔体填充过程的基本方程。着重分析了高聚物熔体温度、表面张力、模具型腔表面粗糙度、微观粘度、惯性力及重力对熔体在微尺度下流动充填的影响,讨论了微尺度下熔体与微通道壁面间的热力学边界条件。 (2)以MOLDFLOW软件为平台,分析了微齿轮模具型腔的最佳浇口位置,为后续的模具设计制作提供参考依据。在UG中建立了微齿轮模具的三维数字模型,利用PROCAST软件模拟高聚物熔体在微齿轮型腔中的填充过程,分析了各工艺参数对微齿轮真空铸型的影响,为微齿轮真空铸型实验的工艺参数选择提供一定参考依据。 (3)在有限元模拟的基础上设计制作了微齿轮硅橡胶模具,确定了影响微齿轮真空铸型的工艺参数。使用正交试验的方法,研究微齿轮真空铸型过程中各工艺参数对微齿轮成形件关键尺寸的影响作用。利用MINITAB软件对微齿轮关键尺寸测量结果进行方差分析,确定了各工艺参数对微齿轮成形件关键尺寸影响的显著性程度,从中筛选出较优的工艺参数水平组合。对获得的工艺参数水平进行实验验证,结果表明,所获得的优化工艺参数条件能够提高微齿轮真空铸型件的尺寸精度。
【图文】：

小轿车,日本

在微细工具与微细加工、微流量泵、微型传感器、微型继电器等方面都取得相当快的进展。1995年日本 Densoco甲oratinn制作出当时世界上最小的微型小轿车，图1.3所示。该小轿车是日本丰田公司第一辆载人汽车的微缩版，比例为1/1000，与大米粒一般大小[s]，其车身根据半导体工艺的精密加工技术制作而成，由电动马达驱动。德国自1988年起开始为期十年的微型机械制造技术的研究项目，研究各种刻蚀技术。目前德国对微机械的研制与美国、日本水平相当，并有自己的特点，，在微机械的加工制作方面取得了令人瞩目的成就，著名的三维刻蚀工艺—LIGA工艺就是由德国的卡尔斯鲁厄(Kadsruhe)研究中心微结构研究所首创的le]

微齿轮

图1.1第一台静电微马达图131图1.2sandia制造的微型机器人[4]日本在一些MEMS研究方面处于国际领先地位。东京大学、东北大学等单细工具与微细加工、微流量泵、微型传感器、微型继电器等方面都取得相进展。1995年日本Densoco甲oratinn制作出当时世界上最小的微型小轿车，3所示。该小轿车是日本丰田公司第一辆载人汽车的微缩版，比例为1/1000，米粒一般大小[s]，其车身根据半导体工艺的精密加工技术制作而成，由电动动。德国自1988年起开始为期十年的微型机械制造技术的研究项目，研究各种术。目前德国对微机械的研制与美国、日本水平相当，并有自己的特点，械的加工制作方面取得了令人瞩目的成就，著名的三维刻蚀工艺—LIGA是由德国的卡尔斯鲁厄(Kadsruhe)研究中心微结构研究所首创的le]。图用UGA工艺制作的直径80微米、厚度140微米的微齿轮。
【学位授予单位】：江苏大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2009
【分类号】：TH132.41

【参考文献】