亚克力注塑加工作为现代工业生产中不可或缺的重要工艺装备,有着广泛的应用与快速发展的前景。在追求不断创新的今天,新产品更新换代日趋频繁,对模具设计制造效率提出了更高的要求,缩短模具的设计制 造周期、提高生产效率对提高企业竞争力至关重要。电火花加工作为注塑模具加工过程中的必备工序,占据了整个模具设计制造周期的一半左右,因此,改善目前注塑模具电火花加工过程中的不便之处,对 提高模具制造效率、缩短模具的设计与制造周期意义非凡。课题主要研究注塑模具电火花加工中的两个重要方面:工具电极设计与电火花放电加工时间预估。

聚合物微流控芯片量产需要具有宏微结构的注塑模具,其关键在于模具微结构加工。微流控芯片模具典型微结构有微小V型槽和微孔,其中V型槽尺寸微小、结构尖锐、槽线很长、曲率变化,微孔直径微小、数量上千。鉴于刀具制作、刀具损耗和表面质量,微机械加工和电火花成型加工难以同时满足模具微小V型槽和群微结构形状精度和表面质量的要求。基于电解加工电极不损耗的优势,实验研究了一种微细电解加工微流控芯片注塑模具微结构的工艺。加工原理为:通过放电反拷将圆柱电极在线修整为微细圆柱电极,进而通过倾斜平板电极放电反拷将微细圆柱电极修整为微细圆锥电极;利用微细圆锥电极分层 

扫描电解加工逐层去除材料,形成V型槽结构。

利用同一圆柱电极先后在线制备微孔加工用微细圆柱电极和V型槽加工用微细圆锥电极,使得微孔和微小V型槽加工具有同一刀具基准,避免了刀具更换造成的定位误差。为了提高成型精度和加工一致性,利用数字显微镜实现了电极尺寸的在线测量,避免了离线检测带来装夹误差;利用先大分层厚度进行粗加工、后小分层厚度进行精加工的粗精结合加工工艺,提高V型槽底端成型精度;将V型槽根据曲率和长度进行分段,每段内电解加工外冲液方向一致,分段改变时根据段内V型槽曲率调整冲液方向,降低V型槽曲率变化对加工深度一致性的影响;利用定长扫描距离内酸洗电极工艺去除附着电极表面的电解产物,降低电极表面附着物对加工精度和一致性的影响。测试实验表明,通过放电反拷加工,微细圆柱电极直径最小为40μm,微细圆锥电极锥角最小为30°。

模具加工实验表明,微小V型槽尺寸为23～400μm,尺寸误差<10%,V型槽长度>400mm,底端圆角半径最小为23μm,微孔直径为90～95μm,连续加工数量>4800。微流控芯片注塑实验表明,利用微细电解加工模具注塑的微流控芯片,其微小三角形凸起和微柱具有较高的形状精度和一致性,一方面说明模具微结构具有较高的形状精度,另一方面说明电解加工模具微结构具有较好表面质量,容易脱模。

随着塑料模具的发展,模具报价水平直接关系着模具企业的发展.亚克力亚克力注塑加工费用的估算对模具成本评估具有重要意义.为了提高亚克力亚克力注塑加工费估算的效率和准确度,提出了基于加工特征的亚克力注塑加工费估算方法,并给出了加工费估算数学模型.在NX7.0平台通过图的特征识别技术,完成主要加工特征的识别和特征参数的提取.建立工艺模板完成特征到工艺的推理,进而确定零件加工方案.结合数据库技术完成了加工工时及加工费用的估算.最后通过一个底壳零件的模具实例对方法进行了验证.

亚克力注塑加工成型制品被广泛应用于国防、军工、建材、机电、交通运输等多个领域,对注塑装备及注塑工艺过程的低碳设计技术研究,有助于实现制造业节能减排的目标。本文将注塑装备结构低碳设计过程与注塑工艺方案低碳设计过程相结合,提出了面向低碳的注塑装备结构与注塑工艺方案融合设计方法。对注塑装备的复杂结构低碳设计与亚克力注塑加工低碳工艺方案的不确定性进行深入研究,开发了注塑装备结构与注塑工艺方案低碳融合设计系统,并进行应用验证。全文的组织结构为:章:分析了注塑装备数字化设计的发展趋势,提出了注塑装备结构与注塑工艺方案低碳融合的必要性,综述了复杂装备结构设计技术、复杂装备工艺方案设计技术以及复杂装备低碳设计技术的国内外研究现状,并介绍了论文的研究背景、主要研究内容与组织结构。

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