微型塑件注射成型充填流動模擬及試驗研究.pdf

1、注射成型技術高效高精度、低成本、大批量自動化生產等優(yōu)勢，以及聚合物材料耐腐蝕、抗氧化、質量輕、比強度高等優(yōu)點，使得以聚合物材料為主的微注射成型技術異軍突起，成為精密微小零件成型加工技術的研究熱點之一。微注射成型充填流動過程是微注射成型的核心部分。但微型塑件的結構尺寸及體積微小，傳統(tǒng)注射成型工藝理論和方法不能完全用來指導微注射成型，故需要根據(jù)微注射成型特點，研究微型塑件注射成型充填流動行為。本文以微型塑件-細胞培養(yǎng)皿為研究對象，采用理論分

2、析、數(shù)值模擬及注射成型試驗相結合的方法，對微型腔中熔體充填流動過程中的對流換熱系數(shù)、成型工藝參數(shù)進行了研究。主要研究內容如下：
　　 ⑴結合微注射成型工藝特點，借鑒傳統(tǒng)注射成型熔體充填流動的研究方法，對粘性流體力學基本方程進行合理假設和適當簡化，建立了微注射成型中熔體充填流動的控制方程、本構方程和對流換熱系數(shù)模型。
　　 ⑵采用雙料筒毛細管流變儀測得聚合物熔體的粘度數(shù)據(jù)，應用Pareto遺傳算法擬合Cross-wLF七參

3、量粘度模型參數(shù)，為微注射成型充填流動過程的仿真提供了較準確的模型參數(shù)值。
　　 ⑶利用Moldflow分析軟件，采用3D網(wǎng)格模型，分析了聚合物熔體在微型腔中充填流動時對流換熱系數(shù)和工藝參數(shù)對流動行為的影響。結果表明，對流換熱系數(shù)對細胞培養(yǎng)皿成型所需的最大注射壓力和填充率的影響較大，準確的對流換熱系數(shù)是微注射成型充填流動模擬結果準確的重要因素之一。注射速度對細胞培養(yǎng)皿注射成型填充率的影響起主要作用，其次是熔體溫度和模具溫度。當所需

4、最大注射壓力小于設定的注射壓力值、注射量大于流道和微型腔的總體積時，注射壓力和注射量對填充率沒有影響。
　　 ⑷進行試驗驗證了模具微型腔抽真空對微型塑件成型質量影響的重要性；并通過正交試驗設計方法研究工藝參數(shù)對細胞培養(yǎng)皿充填成型質量的影響規(guī)律，得到了工藝參數(shù)對填充率的主次影響順序及其最優(yōu)水平組合，獲得充填完整且沒有飛邊的細胞培養(yǎng)皿塑件。試驗結果表明，熔體溫度的影響最重要，注射速度、保壓壓力、模具溫度和保壓時間分別次之。比較模擬與