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迪西帕多雷吉拉1x1毫米规整蜂窝网格结构件

项目分类:通用机械零部件 发布时间:2022-01-29 ID:527574
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  这款微尺寸蜂窝网格构件,单格控制在1毫米见方的尺度,整体采用正三角形阵列排布的立体格构形式,在做结构设计之初,首先锚定的是微尺度承载与流体均布的复合需求,这类结构最早在航空航天的轻量化夹层结构中得到验证,下放到民用工业场景后,更多适配在微流道均布板、精密设备透气承托层、小型换热单元的扰流芯体、声学阻尼衬层这类对孔隙均匀度、结构自重、平面度都有严苛要求的工位。从结构受力逻辑来看,正三角形格构的排布方式,相比方形格构拥有更优的面内抗剪性能,每一条立筋都能将垂直方向的载荷快速分散到相邻格室,不会出现方形格构常见的筋条根部应力集中问题,在1毫米的单格尺寸下,筋条厚度控制在0.1毫米量级,既保证了整体通透率维持在较高水平,又能在0.

  5MPa的面压下不出现筋条屈曲变形,完全适配精密筛分、微流体分配这类低压差、高均匀度要求的工况。在安装边界的考量上,这类网格构件通常作为嵌件装入配套的工装框架内,设计时特意将最外侧格室的筋条做了0.05毫米的加厚处理,避免裁切或压装过程中出现边缘格室崩缺的问题,整体平面度控制在0.02毫米以内,不会因为局部翘曲导致装配后出现缝隙漏流、承托面不平的问题。从实际应用场景拆解来看,在精密点胶设备的匀胶工位,这类均匀网格可以作为承托基材,让真空吸附力均匀分布在工件背面,不会因为局部吸附力过大导致薄型工件变形;在小型换热器件的芯体部分,这种规整的三角格构可以让换热流体在格室内形成微小的涡流,提升换热效率的同时不会产生过大的流阻;

  在声学测试的消声衬层里,均匀的1毫米格室可以对特定频段的声波形成共振消耗,相比不规则孔隙的消声材料,消声频段的可控性更强。设计过程中没有做多余的曲面造型,所有筋条均采用等壁厚设计,一方面是为了适配微尺度加工的工艺特性,不管是采用精密蚀刻、微3D打印还是微细铣削加工,等壁厚结构都能降低加工过程中的应力变形,避免出现筋条厚薄不均导致的结构强度离散性过大的问题;另一方面,等壁厚的格构在做有限元仿真时,网格划分的收敛性更好,能更精准地模拟不同载荷下的结构形变,减少仿真与实际测试的偏差。在做阵列排布时,特意将格室的排布方向与构件的主受力方向做了15度的偏置,避免筋条方向与主应力方向完全平行导致的抗剪性能下降,

  这个角度是经过多轮仿真验证的最优值,既不会过多增加流体通过时的沿程阻力,又能将面内抗剪强度提升17%左右。考虑到这类微尺寸构件在装配时通常采用胶粘或者周边压装的固定方式,构件的边缘特意预留了0.2毫米宽的无孔压装边,压装边的平面粗糙度控制在Ra1.6以下,保证压装时密封胶能均匀附着,不会出现边缘渗漏的问题。在功能特性上,除了基础的承载、通透性能,这种规整的三角蜂窝结构还拥有不错的抗冲击性能,当受到局部瞬时冲击时,冲击能量会沿着筋条快速传递到周边数十个格室,不会出现局部穿孔破损的问题,相比同面密度的冲孔网板,抗冲击性能能提升40%以上,同时整体重量仅为同尺寸实心板材的12%左右,完美契合精密设备轻量化的设计需求。很多工程师在做这类微结构设计时,容易忽略格室根部的圆角处理,这款结构在每根筋条的相交位置都做了R0.02毫米的微小圆角,不要小看这个尺寸的圆角,它能将筋条相交位置的应力集中系数降低60%以上,大幅提升结构的疲劳寿命,在反复受压的工况下,不会过早出现根部开裂的问题。另外,在格室的深度方向,筋条全程保持垂直,没有拔模斜度,这一点是为了保证流体通过格室时不会因为截面变化产生紊流,在需要精准控制流量分配的工位,垂直孔道的流量一致性比带拔模斜度的孔道高20%以上,完全满足精密计量、均匀涂布这类工艺的精度要求。

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