以往的微成型注塑机的塑化单元一般采用柱塞式或者单螺杆式,但柱塞式塑化部分的混合质量较差,塑化效果欠佳,小型塑化螺杆存在加工稳定性较差、结构强度不足、寿命有限、不易输送物料以及热敏感性物料加工不易等缺点。碟式螺杆是碟式塑化单元中塑化的关键零件,因无法建立大的熔融压力,因而未能运用于传统的注塑机,而微成型注塑机所需要的塑化能力和熔融压力的要求不高,故碟式螺杆在微成型注塑机运用的可行性较高。本文的主要研究内容如下:第一章介绍微成型注塑机的研究现状,综述国内外碟式螺杆塑化理论及其成型设备的研究进展,概括基于计算机流体动力学(Computational Fluid Dynamics)的螺杆塑化过程数值模拟的研究现状,包括螺杆三维流动的数值模拟和螺杆混合性能的数值模拟,确定论文的研究意义、内容与组织架构。第二章讨论确定碟式螺杆几何结构参数和端面曲线方程,根据相似性原理和生产率计算两个功能相似、运动相似的碟式螺杆和单螺杆之间的相似度;基于二者之间的相似关系,以及长螺杆各功能段几何结构参数求解的方法,分析碟式塑化单元各功能段长度、深度、压缩比以及螺棱宽度的取值范围;基于直径和产量确定了端面的曲线方程式;釆用solidworks软件建立碟式塑化单元的三维模型。第三章分析碟式螺杆的工作原理和流动模型,根据柱坐标下的运动时变方程和物料的流变学理论,构建本文数值模拟分析所需的本构方程;考虑到运动复杂不利于模拟的情况,对熔体的运动做了一些简化,并基于简化后的模型,分析碟式塑化单元中熔体的流动规律,推导出在拖拽和压力作用下的速度方程和流量方程。第四章建立碟式螺杆的三维几何模型,对三维模型进行了网格划分。利用用户自定义函数(UDF)定义数值模拟的材料参数和边界条件,利用FLUENT完成碟式塑化单元熔体输送段的数值流动模拟。从熔体入口到出口处选取了四个螺旋槽的横截面,分析熔体在不同横截面上的速度、压力、温度和剪切力的分布情况,并分析碟式螺杆的转速对塑化性能的影响。第五章采用正交试验方法和CFD数值模拟方法,建立几种不同参数组合的碟式螺杆的几何模型并对该模型进行仿真分析,提取仿真分析的质量流率、最大剪切应力和温差作为正交试验的试验指标,采用极差法分析正交试验结果,最终确定微成型注塑机的碟式螺杆几何结构参数的最优组合结果。最后,以剪切速率、停留时间分布(RTD)和混合指数为指标,采用示踪粒子法(PTA)对碟式螺杆的混合性能进行分析,对比结果表明,碟式螺杆的转速越大,停留时间分布函数(RTD)越佳,碟式螺杆的分布混合性能和分散混合性能越好。第六章对论文中的研究工作进行总结,指出了研究过程中的缺陷,并对需要进一步研究的内容进行了展望。