流道及浇口尺寸对微注塑模具型腔填充性能影响的实验研究

论文摘要

微注塑成形以其成形的塑件体积微小,尺寸精密,以及适合于大批量生产等特点,成为目前各种微系统产品制件的有效成形方法之一,并在汽车、电子、生物医疗、精密仪器、航空航天等微系统领域获得了广泛的应用。然而,受微尺度因素影响,聚合物熔体在微模具型腔内的流动行为发生了明显变化,使得微注塑模具的设计要求与传统注塑模具不同。本文在全面分析了微注塑成形技术国内外发展现状的基础上,针对微注塑模具设计中的关键问题,提出依据高聚物流变学理论,采用理论分析和成型试验相结合方法,进行微注塑模具流道和浇口尺寸对熔体流动行为和微模具型腔填充率影响的实验研究,并深入分析了工艺参数对型腔填充和微塑件质量影响的规律。首先,以直径为Φ800μm,厚度为200μm的圆形薄片塑件为对象,设计制造了浇口宽度尺寸分别为115μm、130μm、145μm和160μm,厚度尺寸均为100μm的一模四腔的侧浇口微注塑模具。并选用PP、POM两种材料,以单因素实验方法,研究了不同注塑工艺参数作用下,同时填充四个浇口尺寸不同但型腔尺寸相同的微型腔时的熔体填充率变化规律。结果表明,实验工艺参数条件下,浇口尺寸对微模具型腔填充率的影响非常明显；浇口尺寸越小,型腔填充率越低。但浇口尺寸一定时,模具温度对型腔填充率的影响最大。同时聚合物材料性能也是影响微型腔填充率的重要因素。其次,保持微模具各型腔的浇口尺寸及流道截面形状与长度不变,通过扩大流道截面尺寸,研究了流道截面尺寸变化对微模具型腔填充率的影响。实验结果表明,浇口尺寸一定时,增大流道的截面尺寸有助于提高微型腔的填充率。但相对于浇口尺寸来说,流道截面尺寸对微模具型腔填充率的影响程度较小。最后,根据圆形薄片塑件微模具型腔填充率的实验结果,设计了一模四腔的分度圆直径为1mm,具有相同尺寸的侧向浇口微型齿轮塑件模具,其流道截面形状为梯形。同样采用单因素实验方法,系统地研究了注射压力、注射速度、熔体温度、模具温度、保压压力、保压时间6个工艺参数对微型齿轮型腔填充率的影响。结果显示,注射压力、注射速度、熔体温度和模具温度对型腔的填充率影响较大,而保压压力和保压时间影响较小。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.2 微注塑成型技术国内外研究概况
• 1.2.1 微注塑成型熔体流动理论
• 1.2.2 微注塑成型工艺
• 1.2.3 微注塑模具的制造
• 1.2.4 微注塑模具浇注系统的设计
• 1.3 课题研究意义及主要内容
• 2 微注塑成型基本理论
• 2.1 熔体充模流动基本方程
• 2.1.1 牛顿流动
• 2.1.2 非牛顿流动
• 2.1.3 聚合物熔体在微型腔中的流动
• 2.2 工艺条件对微注塑成型的影响
• 2.2.1 温度对微注塑成型的影响
• 2.2.2 压力对微注塑成型的影响
• 2.2.3 速度对微注塑成型的影响
• 2.2.4 注射量对微注塑成型的影响
• 2.3 材料性能对微注塑成型的影响
• 2.3.1 材料性能对充模流动的影响
• 2.3.2 材料性能对塑件质量的影响
• 2.4 微模具设计对微注塑成型的影响
• 2.4.1 浇注系统设计对微注塑成型的影响
• 2.4.2 温度调节系统对微注塑成型的影响
• 2.4.3 排气设计对微注塑成型的影响
• 2.4.4 推出机构对微注塑成型的影响
• 3 微注塑模具浇注系统设计研究
• 3.1 浇口尺寸对微注塑模具型腔填充性能影响的实验研究
• 3.1.1 实验塑件的选择与分析
• 3.1.2 实验模具设计与制造
• 3.1.3 试验设备、仪器和材料
• 3.1.4 实验方法与内容
• 3.1.5 实验结果分析与讨论
• 3.2 流道截面尺寸对微注塑模具型腔填充性能影响的实验研究
• 3.2.1 实验方法与内容
• 3.2.2 实验结果分析与讨论
• 4 微齿轮塑件注塑模具型腔填充性能影响的实验研究
• 4.1 微齿轮模具浇注系统的设计
• 4.2 微齿轮型腔镶块加工及成型材料的选用
• 4.3 微齿轮塑件注塑成型实验
• 4.3.1 实验设备及材料
• 4.3.2 实验内容
• 4.4 实验结果分析与讨论
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况
• 致谢