聚合物模内微装配成型技术是一种制造微型聚合物机械的创新加工技术,而二次成型充填流动过程中频发预成型微型轴热黏弹塑性颈缩熔断是导致目前其加工废品率过高的主要技术挑战。如何准确预测和精确控制预防预成型微型轴热黏弹塑性颈缩熔断是模内微装配成型的共性关键科学技术问题。本课题以微型机械运动副模内微装配成型为研究对象,研发了准确预测预成型微型轴热黏弹塑性颈缩熔断过程的模拟仿真平台,模拟研究了成型工艺参数、结构形貌和材料性能对预成型微型轴热黏弹塑性颈缩熔断过程的影响规律,揭示了其产生机理,为预防与调控预成型微型轴热黏弹塑性颈缩熔断提供了技术和理论支撑。研究主要创新和结论如下:基于聚合物热黏弹塑性本构关系和热流固耦合理论,研究建立了综合反映预成型件近表面相变演化影响的描述二次充填流动诱发预成型微型轴热黏弹塑性颈缩熔断过程的理论模型,基于二次开发,构建了基于ANSYS WORKBENCH的模内微装配成型诱发预成型微型轴热黏弹塑性颈缩熔断过程的模拟仿真平台。热黏弹塑性颈缩熔断损伤的关键调控参数是预成型微型轴热流固耦合温度、材料的热黏弹塑性特性、结构尺度。在预成型件热流固耦合温度低于PMMA材料的玻璃化转变温度+20K时,PMMA材料热黏弹塑性真实应力应变曲线具有初始屈服后出现短暂应力突降的应变软化特征。在热流固耦合温度和轴向拉伸耦合作用下,如横截面平均Von Mises当量应力达到预成型微型件的初始屈服应力,就会诱发应变软化现象,一旦诱发应变软化就会产生热黏弹塑性颈缩熔断损伤。研究表明在低于PMMA材料的玻璃化转变温度+20K时下,预成型微型件的初始屈服应力是控制热黏弹塑性颈缩熔断的关键参数,其受控于二次成型注射速度和注射温度,与二次成型注射速度呈正关联关系,而与注射成型温度呈负关联关系。在预成型微型圆轴的热流固耦合平均温度跨越材料的玻璃化转变温度+20K,材料处于高弹态,没有应变软化特征,且应力与应变呈正关联关系,所以导致预成型微型圆轴先体现轴向拉伸力随位移加载时间增大而增大,到达最大值后,瞬间就产生颈缩熔断现象,且不经历应变软化阶段。研究表明在高于材料的玻璃化转变温度+20K时下,热黏弹塑性颈缩熔断的最大临界轴向拉力是控制热黏弹塑性颈缩熔断的关键参数,其受控于二次成型注射速度和注射温度,与二次成型注射速度呈正关联关系,而与注射成型温度呈负关联关系。提高二次熔体注射速度或降低二次成型熔体注射温度有利于抑制热黏弹塑性颈缩熔断失效。