聚合物熔體微分注射成型原理及設備的研究.pdf

1、微注射成型是進行微型制品生產(chǎn)的關鍵技術。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制造的“微積分”思想出發(fā)，突破傳統(tǒng)微注射成型設備“尺寸縮小”設計思路的局限，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)。基于該系統(tǒng)，本文

2、創(chuàng)新研制成功一種全新的微分注射成型機。微分注射成型機主要由預塑化系統(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;該微分注射成型機的合模系統(tǒng)和預塑化系統(tǒng)與常規(guī)注射成型機的合模系統(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)過微分注射成型機主機的預塑化系統(tǒng)在機筒中熔融塑化成均一的熔體，隨后熔體在預塑化系統(tǒng)注射壓力作用下經(jīng)過預塑化系統(tǒng)的噴嘴壓入到微分注射成型系統(tǒng)的微分泵的主進口中，再

3、由設置在泵體前板中的分流道分別進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不僅解決了傳統(tǒng)微型注射成型機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鍵技術，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，與齒輪的齒頂高系數(shù)有關。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)微分泵的動力學研究及泵內(nèi)熔體流動行為研究。
　　利用動力學軟件ADAMS對微分注射成型系統(tǒng)微分泵之間的運動進行仿真分析，獲得了齒輪的動力學特性曲線;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)設計及優(yōu)化提供理論指導。
　　(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)角以及電機轉(zhuǎn)速進行綜合研究，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)微分注射成型機樣機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和全電動微分注射成型機，并通過