微分注射成型機(jī)理的實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，產(chǎn)品不斷向精細(xì)微結(jié)構(gòu)方向發(fā)展，符合新世紀(jì)產(chǎn)業(yè)化需求的微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，微注塑工藝是微機(jī)電產(chǎn)品生產(chǎn)的主要方法之一。微注塑的關(guān)鍵在于性能優(yōu)異的注塑機(jī)、精密的模具以及高效匹配的輔助系統(tǒng)?？v觀微注塑技術(shù)的發(fā)展，機(jī)型的設(shè)計(jì)主要依賴于尺寸的縮小，雖然以此概念設(shè)計(jì)制造的微注塑機(jī)比常規(guī)注塑機(jī)更適合于微型制品的成型加工，但其精密螺桿、柱塞等零件的加工難度大，使用壽命有限;且現(xiàn)有微注塑機(jī)難以實(shí)現(xiàn)微型制品的一模多腔大批量

2、生產(chǎn)，設(shè)備造價(jià)也十分昂貴。
　　 本文基于熔體微分原理開發(fā)了一種全新的微型塑料產(chǎn)品生產(chǎn)裝備:全電動(dòng)微分注塑機(jī)，微分注塑機(jī)由注塑機(jī)臺(tái)與微分成型系統(tǒng)兩大部分構(gòu)成。微分成型系統(tǒng)以熔體微分泵為核心，熔體微分泵由伺服電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)，主要完成聚合物熔體的分流、增壓和計(jì)量作用，系統(tǒng)的注射量由伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)角進(jìn)行控制。注塑機(jī)臺(tái)主要完成聚合物粒料的預(yù)塑化，為微分成型系統(tǒng)輸送聚合物熔體并提供足夠的鎖模力。
　　 本課題以全電動(dòng)微分注塑機(jī)的研制為

3、基礎(chǔ)，開展微分注射成型機(jī)理的實(shí)驗(yàn)研究，取得了以下研究成果:
　　 (1)實(shí)驗(yàn)研究微分成型系統(tǒng)的出口壓力穩(wěn)定性，討論了入口壓力、注射轉(zhuǎn)角、注射觸發(fā)時(shí)間與出口壓力之間的關(guān)系。分析發(fā)現(xiàn)，出口壓力隨著入口壓力、注射轉(zhuǎn)角的增大而增大，而與注射觸發(fā)時(shí)間無關(guān)。研究結(jié)果揭示了微分注塑技術(shù)的工藝特性，為入口壓力、注射轉(zhuǎn)角、注射觸發(fā)時(shí)間的合理設(shè)置提供理論依據(jù)。
　　 (2)實(shí)驗(yàn)研究微分成型系統(tǒng)的注射計(jì)量穩(wěn)定性，討論了不同熔體出料口、不同注射

4、轉(zhuǎn)角與系統(tǒng)出料量的相互關(guān)系。分析發(fā)現(xiàn)，出料的不均勻程度因注射轉(zhuǎn)角的設(shè)定范圍不同而有所差異，實(shí)驗(yàn)總結(jié)了微分注塑機(jī)可以獲得最佳成型穩(wěn)定性的注射轉(zhuǎn)角設(shè)定范圍。
　　 (3)借助正交試驗(yàn)法研究注射轉(zhuǎn)角、注射壓力、電機(jī)轉(zhuǎn)速、熱嘴溫度等微分注塑工藝條件對(duì)微分注塑機(jī)計(jì)量穩(wěn)定性影響的主次關(guān)系。結(jié)果表明，電機(jī)轉(zhuǎn)速是最主要的影響因素，熱嘴溫度的影響次之，注射轉(zhuǎn)角對(duì)計(jì)量穩(wěn)定性的影響最小。由此確定了最優(yōu)化的加工條件，掌握了微分注塑加工條件設(shè)置的規(guī)律，可

5、以更好地指導(dǎo)實(shí)際加工。
　　 (4)掌握微分注塑的工藝特性和成型規(guī)律后，設(shè)計(jì)微型齒輪、微型芯片結(jié)構(gòu)的模具嵌件開展成型實(shí)驗(yàn)，以評(píng)價(jià)微分注塑機(jī)的成型性能。研究結(jié)果表明，微型產(chǎn)品可以順利成型，且外觀質(zhì)量、力學(xué)性能較好，產(chǎn)品的質(zhì)量波動(dòng)較小，成型效率較高。
　　 (5)運(yùn)用Moldex3D模流分析軟件開展數(shù)值模擬研究，觀察微分注塑產(chǎn)品的注射充模過程，討論注射充填條件、保壓冷卻條件對(duì)產(chǎn)品剪切應(yīng)力、體積收縮率、翹曲變形量的影響，使微分