电火花加工微尺度结构模具镶块试验研究

发布时间：2017-11-16 16:10

  本文关键词：电火花加工微尺度结构模具镶块试验研究

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【摘要】：聚合物微流控芯片已广泛应用于生物化学、临床、医药和环境等领域,需求量日益增大。实现其批量化生产的主要工艺方法是热压成型与注塑成型,而在高性能模具钢上加工出具有微尺度结构的模具镶块是实现这种工艺方法的关键。电火花加工技术以其低成本、高材料选择度、柔性非接触式加工等特点,在微结构制造中具有独特的优势。因此,开展电火花加工微尺度结构模具镶块的试验研究,对聚合物微流控芯片走向实用化、批量化的生产具有重要意义。首先,针对微尺度凸起结构的制造,采用了一种窄缝式电极代替凹槽式电极成形的工艺方法。使用的电极丝,对慢走丝电火花线切割加工铜鹤合金窄缝工艺规律进行了探索,先后研究第一次切割窄缝宽度与加工参数之间关系,三次切割各自的去除量;从而在多次切割中,可确定出每次切割的偏移量,以便切割出符合尺寸精度、表面质量要求的窄缝。运用该试验的结果,在厚度为6mm的铜鹤合金(W70%)电极板上可切割出宽度140±2阿、表面粗糖度Ra0.37的窄缝。其次,在宽度为200um、160un、140um的窄缝电极上进行了精密电火花成形微尺度凸起结构的基础试验;分析研究了摇动量与成形尺寸、电极工位个数与成形精度之间关系,得出使用四个工位电极成形微凸起结构。然后,在以上试验研宄的基础上,针对某种模具镶块微尺度变截面凸起结构的特点,将电火花成形使用的四个窄缝电极做在一块电极板上,各窄缝电极保持一定相对位置,形成了一种整体式多工位电极。多工位电极既可以实现对电极损耗的补偿,又避免了多个电极更换成形时带来的重复装夹、找正、定位误差。测量成形结果,发现随着成形凸起高度的减小,凸起成形精度变差。对于这种现象,从电火花成形加工机理和误差复映两个角度予以分析、解释。最后,针对另一种模具镶块微尺度四槽结构的特点,设计了一种多工位组合电极,在保留多工位的同时,组合式的结构解决了高速铁削加工微凸起电极难以实现在凸起交汇处清角的难题。成形加工后,微凹槽结构尺寸精度可控制在3tim以内,达到了成型聚合物微流控芯片模具钢型腔的使用要求。
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG661

【参考文献】

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2 陈明君;陈妮;何宁;倪海波;刘战强;李亮;;微铣削加工机理研究新进展[J];机械工程学报;2014年05期

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本文编号：1192885