聚合物熔體微分注射成型原理及設(shè)備的研究.pdf

1、微注射成型是進(jìn)行微型制品生產(chǎn)的關(guān)鍵技術(shù)。根據(jù)對現(xiàn)有微注射成型原理的分析和微注射單元對微注射成型制品的影響，以及對現(xiàn)有微注射成型裝備的總結(jié)歸納，本課題從高分子材料先進(jìn)制造的“微積分”思想出發(fā)，突破傳統(tǒng)微注射成型設(shè)備“尺寸縮小”設(shè)計思路的局限，提出利用熔體微分注射成型系統(tǒng)將大股高分子熔體精密計量分流成若干細(xì)流，再經(jīng)過增壓泵送作用將熔體注射到模具型腔中，實現(xiàn)微型制品大批量高效率注射成型的新方法，同時研發(fā)了一種微分注射成型系統(tǒng)?；谠撓到y(tǒng)，本文

2、創(chuàng)新研制成功一種全新的微分注射成型機(jī)。微分注射成型機(jī)主要由預(yù)塑化系統(tǒng)、合模系統(tǒng)、微分注射成型系統(tǒng)、驅(qū)動系統(tǒng)及控制系統(tǒng)等組成;該微分注射成型機(jī)的合模系統(tǒng)和預(yù)塑化系統(tǒng)與常規(guī)注射成型機(jī)的合模系統(tǒng)和注塑單元構(gòu)造相同;合模系統(tǒng)上安裝微分注射成型系統(tǒng);
　　在微分注射過程中，塑料顆粒經(jīng)過微分注射成型機(jī)主機(jī)的預(yù)塑化系統(tǒng)在機(jī)筒中熔融塑化成均一的熔體，隨后熔體在預(yù)塑化系統(tǒng)注射壓力作用下經(jīng)過預(yù)塑化系統(tǒng)的噴嘴壓入到微分注射成型系統(tǒng)的微分泵的主進(jìn)口中，再

3、由設(shè)置在泵體前板中的分流道分別進(jìn)入主動齒輪與從動齒輪的嚙合區(qū)域;通過控制系統(tǒng)控制伺服電機(jī)工作，經(jīng)聯(lián)軸器驅(qū)動微分泵主動齒輪，熔體經(jīng)過微分泵的增壓計量作用，經(jīng)微分注射成型系統(tǒng)分流板的分流道，通過多個噴嘴注射到模具的微型型腔中成型微型制品，由此完成微分注射成型過程。
　　本研究研制的微分注射成型機(jī)不僅解決了傳統(tǒng)微型注射成型機(jī)微型直徑螺桿加工困難、容易損壞、物料的塑化速度慢和售價高等問題，更為實現(xiàn)微型精密注射成型制品的大批量高效生產(chǎn)加工提

4、供了一種可選的新工藝。本文深入系統(tǒng)地研究了微分注射成型方法的基本原理及其系列關(guān)鍵技術(shù)，取得的研究成果如下:
　　(1)微分注射成型系統(tǒng)注射量理論模型的研究。
　　建立了微分注射成型系統(tǒng)中微分泵的注射量理論模型，分析得到了影響注射量的主要因素;探討了熔體微分泵轉(zhuǎn)速等工藝參數(shù)對注射過程中脈動等現(xiàn)象的影響。結(jié)果表明脈動度與齒輪齒數(shù)、齒寬、轉(zhuǎn)速無關(guān)，與齒輪的齒頂高系數(shù)有關(guān)。隨著齒輪嚙合角的增加，脈動度減小;隨著重疊系數(shù)增加，脈動度增

5、加;隨著工作齒輪齒數(shù)的增加，脈動度減小。同時注射量受到微分注射成型系統(tǒng)微分泵以及其他各部件加工精度的直接影響。因此在選用微分泵和制造微分注射成型系統(tǒng)時要充分考慮這一特性。
　　(2)微分注射成型系統(tǒng)微分泵的動力學(xué)研究及泵內(nèi)熔體流動行為研究。
　　利用動力學(xué)軟件ADAMS對微分注射成型系統(tǒng)微分泵之間的運(yùn)動進(jìn)行仿真分析，獲得了齒輪的動力學(xué)特性曲線;利用專業(yè)流體分析軟件Fluen模擬研究了熔體在微分泵內(nèi)的流動行為，研究微分泵結(jié)構(gòu)及

6、工藝參數(shù)下高溫熔體速度場和壓力場的分布特點。研究結(jié)果為熔體微分泵的結(jié)構(gòu)設(shè)計及優(yōu)化提供理論指導(dǎo)。
　　(3)典型微型制品的微分成型仿真研究。
　　采用模流分析軟件Moldex3D對微螺旋流道、微型芯片、微型齒輪等的微分注射成型過程進(jìn)行仿真研究，研究了微型制品的充填規(guī)律，以及在給定工藝參數(shù)參數(shù)下微型制品的翹曲變形，并根據(jù)仿真結(jié)果獲得了最優(yōu)的工藝參數(shù)，為實驗研究提供了依據(jù)。
　　(4)微分注射成型系統(tǒng)壓力特性及正交實驗的研究

7、。
　　通過采用實驗研究方法，對微分注射成型系統(tǒng)的壓力變化特性以及入口壓力對出口壓力的影響規(guī)律進(jìn)行研究，獲得微分注射成型的壓力特性規(guī)律。同時采用正交試驗方法，對入口壓力、分流板溫度、注射轉(zhuǎn)角以及電機(jī)轉(zhuǎn)速進(jìn)行綜合研究，獲得工藝參數(shù)對微分注射的影響規(guī)律的優(yōu)先順序。
　　(5)微分注射成型機(jī)樣機(jī)及注射成型注射成型研究。
　　基于以上微分注射成型原理的研究結(jié)果，分別試制成功首臺全液壓微分注射成型機(jī)和全電動微分注射成型機(jī)，并通過