近年来,随着对聚合物微米结构加工研究的深入,人们对其成形工艺的探索也愈加广泛。超声振动辅助作为一项新的微结构加工技术具有成形效率高,操作简单,成形件热应力小,节约能源,工艺周期短等优势,引起国内外学者们的广泛关注。但是超声振动辅助微压印这项技术还在试验阶段,还没有被应用到工业生产中,超声振动对聚合物微压印产生影响的机理,超声波振动参数对成形件填充率的影响规律等问题尚不明确。本文基于这项技术现存的几方面问题进行了研究。本文选择聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)作为研究材料,探讨了热塑性材料在加热过程中的材料特性,并选用粘弹性材料模型对其进行有限元模拟的分析,确定了PMMA的粘弹性本构方程,确定了可以于ABAQUS中粘弹性材料定义的PMMA松弛模量多项式的Prony级数形式。构建了不同温度、不同占空比、不同超声波振动边界条件的ABAQUS有限元模拟模型,研究了不同温度、占空比时有无超声振动辅助对材料填充率的影响规律。发现施加超声振动之后材料的填充率均增大,且可以实现在低于玻璃化温度时聚合物材料微压印成形。探讨了超声波振幅对材料填充率的影响规律,结果表明,聚合物材料的填充率随超声波振幅的增大而先增大后减小。进一步对比其填充过程可知,超声波在材料内部引发了应力波的传递从而促进了聚合物的流动性,增加了压印的填充率,振幅越大,应力波的效果越明显。但是,当振幅到一定值之后,材料内部网格发生畸变,微压印结构表面成形质量和填充率降低。在超声振动辅助微压印填充有限元分析的基础上,搭建了超声振动辅助微压印成形模具装置。开展了常规热辅助微压印和超声振动辅助微压印的实验。对比了不同模具结构、模具尺寸、占空比下有无超声振动辅助对PMMA微压印填充率的影响规律。实验结果表明,在模具尺寸较小时,热压印效果优于超声振动辅助,可以成形出高精度,高表面质量的成形件;但是,在模具尺寸较大时,施加超声振动辅助成形件的填充率较高。因材料流动性能有限,为了填充更大的模具型腔需要更高的温度和更大的成形压力,导致最终的成形件有很大的热应力,而超声振动辅助能够改善这一现象。