文档介绍：中南大学
硕士学位论文
微流控芯片模内键合机双变量泵系统特性研究
姓名:陈闻
申请学位级别:硕士
专业:机械制造及其自动化
指导教师:蒋炳炎
20100501
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。本文正是基于此项内容进行了如下的工作: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。应用动力学仿真软件甇/—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。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建立了注塑机的双变量泵及模型,并从阀压差稳定性、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。结合整个模内键合装置模具及注塑机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。关键词微流控芯片,模内键合,负载力分析,液压系统仿真及实验中南大学硕士学位论文
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。.芯恳庖微流控芯片集样品制备、进样、反应、分离、检测于一体,具有高效性、微型化、集约化、自动化等特点心贒分析、基因表达分析、疾病诊断、药物筛选、免疫学测定等方面有着广泛的应用前景,对人类生活与健康将产生深远影响。数据表明,年微流控芯片全世界市场总值约为亿美元,市场调查公司げ獾辏⒘骺匦酒苤到ù锏诿涝?。微流控芯片由基片与盖片两个部件组成“渲谢砻娲形⑼ǖ溃瞧则为平板结构,注射成型模内键合技术是依赖于微注射成型技术口迪执形⒔构的基片及普通结构的盖片注射成型,再依赖于模内装配技术在模内实现多工位的生产过程,一次性将基片盖片键合完毕,从而省去后续的模外键合机键合工序嘲,大大提高微流控芯片的生产效率№微流控芯片的复制生产需要实现低成本、高效率的生产过程,整个工艺过程需要高效节能的系统与之相匹配口本课题结合微流控芯片注射成型模内键合协ひ找G螅杓萍捎谒ū每刈塑机的液压抽芯系统并对其特性进行仿真及实验验证,实现微流控芯片的批量化、低成本节能生产。此研究将为以后更加复杂的模具运动过程及产品成型过程中电液系统仿真提供一个平台∞诖似教ǹ梢越懈丛幽>呒安煌治弧⒔⑺芑υ<低撤⒄骨魇复杂注射成型模具中动作的执行动力主要由注塑机液压系统提供,全电动注塑机则是依靠外部液压工作站来实现,一般液压型或是电液混合型注塑机应用于复杂模具居多。因此,分析液压型注塑机系统即分析复杂模具电液控制系统,现在液压型注塑机系统主要有阀控系统⋯⒈每叵低硁幻、变频控制系统龋如今复杂模具动作元件越来越多,同时动作的需求也越来越多,这就要求动力系中南大学硕士学位论文
机顺序执行程序:合模、注射、保压、冷却、开模、顶出。可以保证注塑成形工统能够提供足够的动力源,稳定的实现多路执行元件同时动作。并且,注射成型是一个“复制”产品的过程,几十万次的注射成型要求系统具有一定的节能特性。正是基于此,液压型注塑机动力系统由原先的单泵阀控系统向双泵、多泵控系统发展Э叵低吃谧⑺芑系挠τ阀控系统采用定量泵与阀控制方式,阀由比例调速阀、比例压力阀和溢流阀组合一起,如图尽U鱿低工作过程中,电机转速不变,液压泵的排量不变,液压系统流量不变。系统流量大小调节是通过比例调速阀及比例压力阀的匹配使多余流量油液流回油箱来完成的,达到控制系统流量的目的。系统压力调节则是由比例压力阀完成,比例电磁铁输入的电流信号与系统压力成比例,阀芯受到的电磁力随输入电流变化成比例变化,从而使系统压力产生变化,由此控制系统压力。比例阀控制系统的特点:定量泵壤沽α髁靠刂品Ы谀芟低陈懔俗⑺艺的重复性和稳定性。阀控系统可连续按比例进行控制,具有调节方便、控制准确性高等特点А5ǚЭ叵低衬芎木