| cyqdesign | 2006-10-22 11:44 |
微型齒輪注塑成型的模擬分析與研究隨著微／納米科學技術的蓬勃發(fā)展，微型塑件在各種微型機械系統(tǒng)產品中的應用需求越來越大。微注塑成型技術作為一種經濟地快速地大批量制造微型塑件的方法，對于滿足日益增長的微型機械系統(tǒng)產品的需求，具有廣闊的應用前景。 目前，關于微注塑成型技術的研究還處于起步階段。由于微型塑件其結構尺寸與體積極其微小，并且微注塑成型技術的研究涉及到許多相關技術領域，如微流變學、微傳熱學、微流體力學、聚合物的微觀形態(tài)學等，加之各相關技術領域的理論與技術本身的研究也不夠成熟，因此還沒有形成能夠指導微注塑成型的理論與方法，更不能簡單地將傳統(tǒng)的、宏觀上的注塑成型理論與方法應用到微注塑成型中去。而隨著微機械技術的迅猛發(fā)展，又迫切需要微型塑件或微注塑封裝技術能在微機械系統(tǒng)中發(fā)揮重要作用，因此對微注塑成型技術的研究至關重要。 本模擬分析與實驗研究將選用微型齒輪結構作為研究對象，并以此為基礎設計制造出一套具有一模四／腔的微注塑模具。微型齒輪結構具體尺寸參數(shù)如下：模數(shù)0.25,齒數(shù)10,分度圓直徑2.5mm,齒輪厚度0.lmm。之所以選用微型齒輪結構是由于不僅其尺寸微小而且其形狀復雜，對于微注塑成型技術的研究具有典型的代表性和深度性。 2、微型齒輪注塑成型的模擬分析 注塑成型模擬分析技術是根據(jù)流變學、傳熱學、計算力學及計算機圖形學等基礎理論建立注塑成型過程的數(shù)學和物理模型，構造有效的數(shù)值計算方法，實現(xiàn)注塑成型過程的動態(tài)仿真分析，形象的模擬出實際注塑成型過程中熔體的動態(tài)流動、冷卻及保壓過程的一門技術，進而計算出制品的應力分布，預測出制品的翹曲變形，并由此分析工藝條件、材料參數(shù)及模具結構對制品質量的影響，達到優(yōu)化制品和模具結構、優(yōu)化成型工藝參數(shù)的目的。 本研究利用MoldFlow軟件3D(實體流）分析技術模擬微注塑成型填充過程中熔體流經流道、澆口以及填充模具型腔的過程，計算澆注系統(tǒng)及模具型腔的壓力場、溫度場、速度場、剪切應變速率場和剪切應力場的分布，并將分析結果以圖表、等值線圖和真實感圖形的方式直觀地反映出來。 首先在Pro/E中建立幾何模型，將其保存為STL文件格式然后導入MoldFlow中，使用實體流技術對模型進行網格劃分，通過網格信息統(tǒng)計對網格進行診斷，并利用網格工具對網格缺陷進行修改和完善。劃分完網格的幾何模型見圖1。
2.1 模具溫度的模擬分析
2.2 熔體溫度的模擬分析
2.3 注射速率的模擬分析
3.4 注射壓力的模擬分析
3、微型齒輪注塑成型的實驗研究 微注塑成型實驗研究對微注塑成型理論的驗證和微注塑理論模型的建立提供了實驗依據(jù)。本實驗研究通過參考模擬分析結果來對微注塑成型試驗的工藝參數(shù)進行指導性的設置。實驗設備選用專門生產微小制品的BOY 12A微型注射機，其為完全閉環(huán)電路控制，具有相當高的精度及穩(wěn)定性、可靠性。注塑材料選用Mitsui Advanced Composites的F227型PP材料。 實驗采用正交實驗設計方法，對模具溫度、熔體溫度、注射速率和注射壓力這4個工藝參數(shù)進行研究，每個工藝參數(shù)分別選擇3個不同的水平，選用L 9 (3 4)正交表。實驗分析表明：模擬分析與實驗研究具有很好的相似性，因此模擬分析技術可以應用于微注塑成型分析中，對微注塑成型具有重要的參考價值和指導意義。通過對實驗結果的研究分析得到各工藝參數(shù)對微注塑成型的影響主次順序為熔體溫度、注射速率、注射壓力和模具溫度，可見熔體溫度對微注塑成型的影響最為重要。最終實驗確定微型齒輪注塑成型最佳工藝參數(shù)如下：模具溫度80℃，熔體溫度240℃，注射速率lOmm/s,注射壓力120Mpa。注塑成型后所得到的齒輪制品如圖6所示。
（1)通過模擬分析，可以看出對于微型齒輪注塑成型，模具溫度不應低于60℃，熔體溫度不應低于220℃，注射時間不應高于0.Is,注射壓力不應低于80MPa； (2)對實驗結果分析研究可以看出，關于各工藝參數(shù)對注塑成型影響規(guī)律的研究，模擬分析與實驗研究具有很好的相似性。因此模擬分析技術可以應用于微注塑成型分析中，對微注塑成型起到指導和參考作用； （3）通過對實驗結果的研究分析得到各工藝參數(shù)對微注塑成型的影響主次順序為熔體溫度、注射速率、注射壓力和模具溫度。 |
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