微流控芯片模内键合机双变量泵系统特性研究

摘要

聚合物注射成型技术现如今已广泛应用于汽车、电子、医疗等领域,而注射成型工艺中所必须的模具及注塑机技术的发展则决定了整个注射成型行业的发展。对复杂模具进行结构设计及基于注塑机的自动化液压系统特性的研究与分析是非常有意义的工作。本文基于此项内容进行了如下的工作：
　　 ⑴结合微流控芯片注射成型模内键合技术,分析比较了不同的设计方案,确定模内键合工艺传动系统及执行元件。
　　 ⑵应用动力学仿真软件ANSYS11.0/LS-DYNA并结合接触力学理论分析了模芯在导轨中滑移、限位接触力大小；分析了注塑机合模机构运动过程摩擦阻力的变化；拟合了负载力变化曲线,为模内键合工艺液压系统特性分析提供了负载力输入数据。
　　 ⑶设计了集成于注塑机的抽芯系统,应用大型液压系统仿真软件AMEsim7.0建立了Arburg370s注塑机的双变量泵(AKP10及RKP63)模型,并从LS阀压差稳定性、双泵流量响应特性、双泵的压力流量关系曲线等对模型准确性进行了验证。其次,建立了注射成型、保压、预塑负载模型；建立了模内键合工艺中的移模锁模、浇口顶出、模芯滑移、保压键合负载模型,得出了模内键合工艺过程中双泵出口流量压力变化曲线、及各个负载的运动及受力变化曲线,通过仿真计算研究了液压系统的响应特性及能耗特性。
　　 ⑷结合整个模内键合装置(ACE模具及Arburg370s注塑机)进行注射成型及模内键合实验,成功实现了微流控芯片模内键合,并且,基于注塑机内部压力传感器及其SELOGICA控制系统,采集了注射系统及模内键合系统负载阻力变化值；采集了双泵出口压力随时间变化曲线,实验验证了液压系统响应特性。

目录

文摘

英文文摘

第一章 绪论

1.1 课题来源及研究意义

1.1.1 课题来源

1.1.2 研究意义

1.2 双泵系统在注塑机上的应用

1.2.1 液压型注塑机动力元件系统发展趋势

1.2.2 注塑机双泵系统特点

1.2.3 双泵及多泵控注塑机系统发展现状

1.3 软件仿真技术在液压系统仿真上的应用概况

1.3.1 国外应用概况

1.3.2 国内应用概况

1.4 本文主要研究内容

1.5 本章小结

第二章 模内键合工艺负载系统及执行元件分析

2.1 模内键合工艺动力系统的确定

2.1.1 模内键合工艺流程分析

2.1.2 传动系统的确定

2.2 微流控芯片模内键合工艺负载执行元件确定

2.1.1 模具负载执行元件确定

2.2.2 执行元件的选型

2.3 本章小结

第三章 双变量泵系统关键负载力特性分析

3.1 模芯滑移负载力计算

3.1.1 模内元件接触力理论计算

3.1.2 模内元件接触力仿真计算

3.1.3 模芯滑移负载力曲线拟合

3.2 移模过程负载力计算

3.2.1 移模机构仿真计算

3.2.2 移模过程负载力曲线拟合

3.3 本章小结

第四章 双变量系统设计及仿真研究

4.1 系统工作过程分析及方案设计

4.1.1 基于Arburg370s的微流控芯片自动化生产工艺流程设计

4.1.2 双变量泵控系统工作过程分析

4.1.3 双变量泵建模理论

4.2 基于Arburg370s注塑机的双变量泵控系统建模及仿真

4.2.1 Arburg注塑机双变量泵控系统模型的建立

4.2.2 双变量泵模型仿真结果验证

4.3 微流控芯片注射成型模内键合系统AMEsim建模

4.3.1 注射成型及预塑负载AMEsim建模

4.3.2 微流控芯片模具运动负载AMEsim建模及双泵模型封装

4.3.3 微流控芯片注射成型模内键合负载变化分析

4.4 微流控芯片注射成型模内键合系统特性分析

4.4.1 系统响应特性分析

4.4.2 系统能耗特性分析

4.5 本章小结

第五章 双变量泵系统实验研究

5.1 实验目的及内容

5.1.1 实验目的

5.1.2 实验内容

5.2 实验平台搭建

5.2.1 主要实验设备参数

5.2.2 实验平台的搭建

5.3 实验步骤及其结果分析

5.3.1 基于Arburg370s注塑机的芯片模内键合自动化实验

5.3.2 键合完成微流控芯片分析

5.4 本章小结

第六章 全文总结及展望

6.1 全文总结

6.2 展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间主要研究成果