注射成型技术高效高精度、低成本、大批量自动化生产等优势,以及聚合物材料耐腐蚀、抗氧化、质量轻、比强度高等优点,使得以聚合物材料为主的微注射成型技术异军突起,成为精密微小零件成型加工技术的研究热点之一。微注射成型充填流动过程是微注射成型的核心部分。但微型塑件的结构尺寸及体积微小,传统注射成型工艺理论和方法不能完全用来指导微注射成型,故需要根据微注射成型特点,研究微型塑件注射成型充填流动行为。本文以微型塑件——细胞培养皿为研究对象,采用理论分析、数值模拟及注射成型试验相结合的方法,对微型腔中熔体充填流动过程中的对流换热系数、成型工艺参数进行了研究。首先,结合微注射成型工艺特点,借鉴传统注射成型熔体充填流动的研究方法,对粘性流体力学基本方程进行合理假设和适当简化,建立了微注射成型中熔体充填流动的控制方程、本构方程和对流换热系数模型。其次,采用双料筒毛细管流变仪测得聚合物熔体的粘度数据,应用Pareto遗传算法拟合Cross-WLF七参量粘度模型参数,为微注射成型充填流动过程的仿真提供了较准确的模型参数值。再次,利用Moldflow分析软件,采用3D网格模型,分析了聚合物熔体在微型腔中充填流动时对流换热系数和工艺参数对流动行为的影响。结果表明,对流换热系数对细胞培养皿成型所需的最大注射压力和填充率的影响较大,准确的对流换热系数是微注射成型充填流动模拟结果准确的重要因素之一。注射速度对细胞培养皿注射成型填充率的影响起主要作用,其次是熔体温度和模具温度。当所需最大注射压力小于设定的注射压力值、注射量大于流道和微型腔的总体积时,注射压力和注射量对填充率没有影响。最后,进行试验验证了模具微型腔抽真空对微型塑件成型质量影响的重要性;并通过正交试验设计方法研究工艺参数对细胞培养皿充填成型质量的影响规律,得到了工艺参数对填充率的主次影响顺序及其最优水平组合,获得充填完整且没有飞边的细胞培养皿塑件。试验结果表明,熔体温度的影响最重要,注射速度、保压压力、模具温度和保压时间分别次之。比较模拟与试验充填结果,其充填形状基本一致,表明采用3D网格模型进行微型塑件充填流动模拟具有一定的可靠性。