随着科学技术的进步,产品不断向精细微结构方向发展,符合新世纪产业化需求的微机电系统(MEMS)技术应运而生,微注塑工艺是微机电产品生产的主要方法之一。微注塑的关键在于性能优异的注塑机、精密的模具以及高效匹配的辅助系统。纵观微注塑技术的发展,机型的设计主要依赖于尺寸的缩小,虽然以此概念设计制造的微注塑机比常规注塑机更适合于微型制品的成型加工,但其精密螺杆、柱塞等零件的加工难度大,使用寿命有限；且现有微注塑机难以实现微型制品的一模多腔大批量生产,设备造价也十分昂贵。本文基于熔体微分原理开发了一种全新的微型塑料产品生产装备：全电动微分注塑机,微分注塑机由注塑机台与微分成型系统两大部分构成。微分成型系统以熔体微分泵为核心,熔体微分泵由伺服电机直接驱动,主要完成聚合物熔体的分流、增压和计量作用,系统的注射量由伺服电机的转角进行控制。注塑机台主要完成聚合物粒料的预塑化,为微分成型系统输送聚合物熔体并提供足够的锁模力。本课题以全电动微分注塑机的研制为基础,开展微分注射成型机理的实验研究,取得了以下研究成果：(1)实验研究微分成型系统的出口压力稳定性,讨论了入口压力、注射转角、注射触发时间与出口压力之间的关系。分析发现,出口压力随着入口压力、注射转角的增大而增大,而与注射触发时间无关。研究结果揭示了微分注塑技术的工艺特性,为入口压力、注射转角、注射触发时间的合理设置提供理论依据。(2)实验研究微分成型系统的注射计量稳定性,讨论了不同熔体出料口、不同注射转角与系统出料量的相互关系。分析发现,出料的不均匀程度因注射转角的设定范围不同而有所差异,实验总结了微分注塑机可以获得最佳成型稳定性的注射转角设定范围。(3)借助正交试验法研究注射转角、注射压力、电机转速、热嘴温度等微分注塑工艺条件对微分注塑机计量稳定性影响的主次关系。结果表明,电机转速是最主要的影响因素,热嘴温度的影响次之,注射转角对计量稳定性的影响最小。由此确定了最优化的加工条件,掌握了微分注塑加工条件设置的规律,可以更好地指导实际加工。(4)掌握微分注塑的工艺特性和成型规律后,设计微型齿轮、微型芯片结构的模具嵌件开展成型实验,以评价微分注塑机的成型性能。研究结果表明,微型产品可以顺利成型,且外观质量、力学性能较好,产品的质量波动较小,成型效率较高。(5)运用Moldex3D模流分析软件开展数值模拟研究,观察微分注塑产品的注射充模过程,讨论注射充填条件、保压冷却条件对产品剪切应力、体积收缩率、翘曲变形量的影响,使微分注塑机的产品生产过程更加透明化,使微分注塑产品缺陷的解决、结构的优化更加合理。此外,还通过模拟分析方法掌握了微特征几何参量对注射充填率的影响规律,可以更好地指导微分注塑产品的微结构选型与结构设计。