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微流控芯片注射压缩成型及其可视化的研究

作　者: 王学虎
导　师: 祝铁丽
学　校: 大连理工大学
专　业: 机械制造及自动化
关键词: 注射压缩微流控芯片模具设计工艺研究可视化实验
分类号: TQ320.662
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 116次
引　用: 3次
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内容摘要

注射压缩成型是将传统注射成型和压制成型相结合并吸取两种工艺成型优点的一种成型工艺。与传统注射成型相比,注射压缩成型可以降低注射压力的要求,减少塑件内应力和翘曲,减小分子取向,同时还可以提高塑件密度均匀性、光学性能和尺寸精度。注射压缩成型广泛应用于精密塑件的成型,比如光盘、导光板、光学镜头等。本文研究微流控芯片的注射压缩成型,具体工作如下：首先,总结归纳了注射压缩成型技术及芯片技术的研究现状。前人的研究为微流控芯片注射压缩成型模具的设计及其工艺研究提供了参考,通过整理和分析文献,理解注射压缩成型的原理及特点,掌握注射压缩成型工艺的研究方法。其次,完成了微流控芯片注射压缩模具的设计。经过方案分析和计算,设计了型芯压缩式注射压缩模具及相关的控制装置。选择气动方式为压缩装置提供动力来源,并设计了楔面传动机构将动力传递至型腔,设计气动回路和电控回路实现了压缩工艺参数的控制。此外,在模具上设置了可视化窗口,为后面可视化实验的顺利进行提供了条件。然后,进行了微流控芯片注射压缩的单因素实验,考察注射工艺参数和压缩工艺参数的影响,通过实验结果分析,获得各工艺参数对微流控芯片成型质量影响的主次顺序。实验中发现,各工艺参数对微流控芯片微结构的下槽宽和槽深的影响不大,因此着重讨论各参数对微结构上槽宽的影响。最后,分析了可视化实验的拍摄原理,经验证,通过可视化得到的图像进行塑件尺寸测量是准确的。进行了微流控芯片注射压缩的可视化实验,通过观察聚合物熔体在模具内的流动行为,分析了影响微流控芯片成型质量的因素,并与单因素实验所得的结果进行对比,可视化实验结果与单因素实验结果一致。实验中所观察到的聚合物熔体在型腔微结构处的流动过程,对于验证微结构塑件的CAE模拟和进一步开展微尺度效应研究具有重要的参考意义。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
1 绪论  9-18
  1.1 工程背景  9
  1.2 国内外研究概况及发展趋势  9-15
    1.2.1 微流控芯片成型的研究概况及发展趋势  9-11
    1.2.2 注射压缩成型技术的研究概况及发展趋势  11-14
    1.2.3 可视化技术的研究概况及发展趋势  14-15
  1.3 课题研究意义  15-16
  1.4 课题研究内容  16-18
2 注射压缩成型实验装置的设计  18-31
  2.1 注射压缩成型的特点  18-19
    2.1.1 注射压缩成型技术简介  18
    2.1.2 注射压缩成型技术的优缺点  18-19
  2.2 注射压缩方案的选择  19-22
    2.2.1 全面压缩式注射压缩成型  19-20
    2.2.2 型芯压缩式注射压缩成型  20-21
    2.2.3 注射压缩模具设计方案的选择  21-22
  2.3 注射压缩模具的设计  22-31
    2.3.1 浇注系统及型腔设计  23-24
    2.3.2 型腔移动装置设计  24-26
    2.3.3 气缸的选择  26-27
    2.3.4 压缩工艺参数控制装置的设计  27-28
    2.3.5 可视化窗口的设计  28-31
3 注射压缩成型的单因素实验  31-55
  3.1 注射压缩成型的实验条件  31-35
    3.1.1 成型材料  31-33
    3.1.2 成型设备  33-35
  3.2 实验常见问题及解决方法  35-37
  3.3 单因素实验  37-54
  3.4 实验结论  54-55
4 微通道成型过程的可视化实验  55-67
  4.1 可视化实验的拍摄装置  55-57
    4.1.1 Navitar镜头  55-56
    4.1.2 高速摄像机  56-57
    4.1.3 图像采集系统  57
  4.2 可视化实验的原理  57-59
    4.2.1 可视化实验原理介绍  57-59
    4.2.2 可视化实验原理的验证  59
  4.3 无压缩动作的可视化实验  59-63
    4.3.1 横槽的填充过程  59-62
    4.3.1 纵槽的填充过程  62-63
  4.4 有压缩动作的可视化实验  63-67
    4.4.1 十字处的填充过程  63-65
    4.4.2 不同工艺参数的可视化实验  65-67
结论  67-68
参考文献  68-71
攻读硕士学位期间发表学术论文情况  71
攻读硕士学位期间申请专利情况  71-72
致谢  72-74

微流控芯片注射压缩成型及其可视化的研究

内容摘要

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