基于CAE分析的工艺参数对微结构复制程度的影响.pdf

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1、第4o卷，第5期工程塑料应用、，01．40，No．5d，)2012年5月ENGINEERINGPLASTICSAPPLICATIONMay2012doi：10．3969／j．issn．1001-3539．2012．05．010基于CAE分析的工艺参数对微结构复制程度的影响杜林芳，王鑫(1．河南机电职业学院机械工程系，郑州451191；2．河南工程学院机械工程系，郑州451191)摘要：针对注射成型中微流控芯片中微结构复制不完全的情况，采用单因素法，利用Moldflow软件对微流控芯片抽象物理模型进行仿真分析，考察熔体温度、模具温度、保压压力、注射压力等4个工艺参数对微结构复制情况的影响。结

2、果表明，熔体温度与模具温度的影响较大，保压压力的影响次之，注射压力的影响不显著。关键词：注射成型；微流控芯片；微结构；复制中图分类号：TQ320．66文献标识码：A文章编号：1001-3539(2012)05—0042·04E幅ectOfProcessParametersonDuplication0fMicrostructureBasedonCAESimulationDuLinfang，WangXin(1．DepartmentofMechanicalEngineering，HenanMechanicalandElectricalCareerCollege，Zhengzhou451191，C

3、hina：2．DepartmentofMechanicalEngineering，HenanEngineeringCollege，Zhengzhou45I191，China)Abstract：Accordingtotheincompletelyduplicationonmicrostructureofmicrofluidicchip，simulationandanalysisoftheabstractphysicalmodelofmicrofluidicchipwereconductedbyusingMoldflowsoftwareandsinglefactormethod．Theefec

4、tofmelttemperature，moldtemperature，holdingpressure，injectionpressureonmicrostructureduplicationwasinvestigated．Theresultsshowedthatmoldtemperatureandmelttemperatureweretwomaininfluencefactorsonincompletelyduplicationofmicrostructure，theefectofholdingpressuretooksecondplaceandtheefectofinjectionpre

5、ssurewasweak．Keywords：injectionmolding；microfluidicchip；microstructure；duplication近年来，高聚物凭借其在加工、成本和生物性能等方面的优势，使其在微流控芯片领域得以应用。在众多高聚物微流控芯片的成型方法中，注射成型法简单易行，可以实现批量生产，对于降低芯片价格■具有不可比拟的优势J。对于注射成型微流控芯图1有限元模型片这种带有微沟槽结构的塑件，除了传统成型出现的塑件缺陷以外，微结构能否完全复制成为微流控芯片注射成型法成功的关键。笔者利用Moldflow软件建立微流控芯片有限元模型，选取聚碳酸酯(PC)材料，通过

6、数值模拟分析相关工艺参数对于微流控芯片微结构复制情况的影响。1数值模拟实验图2微结构细化网格1．1实验模型1．2实验方法微流控芯片外形呈长方形，长70mm，宽实验使用单因素法，考察熔体温度、模具温度、30mm，厚1．5mm，在长度方向上分布有微沟槽结保压压力、注射压力等4个工艺参数对微流控芯片构，沟槽尺寸长50mm，宽0．24mm，高0．06mm。微结构复制程度的影响。采用双层面网格对模型进行有限元网格划分，如图对于微沟槽结构的复制程度选择横向和纵向1所示。为提高数值模拟的精确度，在微结构处对网格进行细化，微结构处网格尺寸达到0．1mm，如联系人：杜林芳，助理讲师，研究方向为模具CAD／C

7、AE图2所示收稿日期：2012—03．20杜林芳，等：基于CAE分析的工艺参数对微结构复制程度的影响43两个方向的数据作为研究对象，横向位置选择沿单m，近浇口端的翘曲偏移量由0．069m变化为侧长度方向首末两处，取两处的翘曲量之差反映微0．049gm，下降了0．02gm。由近浇El端和中部的变结构的横向复制程度。纵向位置选择在微沟槽结构化趋势可以看出熔体温度升高对微结构纵向方向上单侧长度方向近浇口和中部两处，每处选取同一