基于ANSYSWorkbench及Moldflow的精密注射模镶块变形分析.pdf

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1、6模具工业2014年第40卷第3期基于ANSYSWorkbench及Moldflow的精密注射模镶块变形分析宋满仓，许建超，于文强(大连理工大学模塑制品教育部工程研究中心，辽宁大连116023)摘要：通过Moldflow模拟注射成型过程，并将分析结果导入有限元分析软件中，定量分析微流控芯片注射模镶块变形量，并结合注射成型试验进行验证。结果表明，芯片厚度不一致是由镶块微变形造成的，在微流控芯片注射成型过程中，模具镶块产生的微变形与最终制品厚度差均在30m左右，两者变化趋势基本一致。关键词：微注射成型；微流控芯片；ANSYSWorkbench；厚度不均中图分

2、类号：TG241：0242．21文献标识码：B文章编号：1001—2168(2014)03—0006—05DeformationanalysisforpreciseinjectionmouldinsertsbasedonANSYSWorkbenchandMoldflOWSONGMan—cang，XUJian—chao，YUWen·q~ang(EngineeringResearchCenterforMoldingProductofMinistryofEducation，DalianUniversityofTechnology，Dalian，Liaoning

3、116023，China)Abstract：Theinjectionmouldingprocessformicro—fluidicchipwassimulatedbyMoldflow，andtheresultswereusedtoanalyzetheinserts’deformationintheinjectionmouldbyAN-SYSWorkbench．Theobtmnednumericalandexperimentalresultsshowthat，micro—fluidicchip’sthicknessuniformitydefectsarec

4、ausedbythemicrodeformationofmouldinserts，inthemouldingprocess，themicrodeformationofmouldinsertandthefinalproductthick-nessuniformitybothreachapproximately30m，andhavethesanletrend．Keywords：micro-injectionmoulding；micro·-fluidicchip；ANSYSWorkbench；thicknessunifor-mityl引言型腔承受较高的压力及温

5、度载荷，引起镶块微变聚合物微流控芯片是在塑件上集成的微通道形，不利于成型微流控芯片厚度的一致性。网络系统，通过控制微通道系统中的流体完成生现借助Moldflow模拟注射成型过程，得到型腔物、医药及化工领域涉及到的样品制备、反应、分离内部压力分布及锁模力，然后将分析结果导入有限等。为满足使用要求，微流控芯片在结构上必须满元分析软件，定量分析模具镶块在微流控芯片厚度足2个关键指标：①芯片上微通道复制精度要高，目方向上的变形，并结合注射成型试验进行验证。该前的研究集中在这一点；②芯片厚度均匀一致，各方法避免了模型数据丢失，实现了载荷精确加载和部分厚度差不超过7

6、0m。这2个关键指标也是制精密注射模变形分析，在此基础上提出了改善镶块备微流控芯片的难点，通过优化工艺参数及合理控变形的措施，可为分析微注射成型提供参考。制模具温度，微通道复制精度现已达到理想水平，但是相对传统注射成型，制备微流控芯片需要的注2微流控芯片结构射压力、模具温度等工艺参数数值较高，会使模具十字通道微流控芯片尺寸为82mmx40mmx1．2mm，图1所示为基片及盖片几何结构，左侧是盖片，收稿日期：2013—1l-02。右侧是基片。芯片成品由基片和盖片键合而成，结作者简介：宋满仓(1964一)，男(汉族)，辽宁本溪人，副教授，主要构如图2所示。实

7、测模具基片型腔深度为(1．239~研究方向为模具设计与制造技术及放电加工工艺。0．005)ITlm；盖片型腔深度为(1．203~0．005)mlTl，图1模具工业2014年第40卷第3期7中字母标记处为测点位置。试验中发现制品普遍存在厚度不均的缺ljfj，为分析制品产生缺陷的原冈，设计了模拟分析和注射成型试验方案。■——_’—]图l十字通道微流控芯H图4模具简化模型l-动模镶块2．定模镶块3．2施加载荷及边界条件腔内部乐力通过Moldflow模拟获得，并将分析结果施加在模具镶块有限元模型表面。Moldflow圈2微流拧芯片成品分析材料选择PMMA(CP一

8、51)，模具温度100℃，注塑机及分段控制参数均依实际注射艺参数设定，3有限元分