塑料微齿轮微流道注塑模充填研究.pdf

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1、38工程塑料应用2011年，第39卷，第4期塑料微齿轮微流道注塑模充填研究林权陈冲(武夷学院，武夷山354300)(福建技师学院，福州350101)摘要使用圆形微流道进行塑料微齿轮注射成型充填研究，利用模流分析软件Moldflow进行数值模拟试验，通过改变注射速度参数(微流道深度尺寸和进13'注塑压力)，探讨熔融塑料在微流道内的充填状况，并结合实际注射成型实验，了解工艺参数改变对微齿轮充填的影响。为避免塑料在微结构件内产生充填不良等问题，提高成型质量，降低生产成本提供了理论参考。，关键词微齿轮微流道微注射Moldflow充填随着现代产

2、品追求轻薄短小以及微米、纳米级主要有聚甲醛(POM)，聚甲基丙烯酸甲酯(PM—的应用，传统的注塑成型技术也随之凋整。进入21MA)，尼龙(PA)66，聚醚醚酮(PEEK)，液晶聚合物世纪以来，我国虽然在塑料微注射成型技术上有了(LCP)[31，笔者选用了奇美公司的牌号为CM一205一定的发展，但是与发达国家相比，国内在这方面的的PMMA。PMMA为耐热型料，刚度和硬度较高，研究还不足¨。微注射成型技术与传统注射成型且具有高透明度，可达92％透匕率，可塑性佳，可制技术相比较，具有多项生产优势，但是·j才对于塑料成各种形状塑料件，其物性数

3、据如表1所示。在微尺寸流动情况并不完全了解，导料件易出选用SodickTR05EH型高精度注塑机，注射机现成型缺陷。塑料齿轮作为重要工程构件之．，其参数为锁模力5t、最大注塑压力197MPa、最大注射应用范围呈扩大趋势，比如在家用电器、机械仪表、速率340cm／s、螺杆最大行程40mm及螺杆直径电讯、玩具产品等装置中已广泛使用。12mm。塑料齿轮与金属齿轮相比较，具有加工成本表1PMMA物性数据低、传动噪声低、自润滑、质轻、吸振、耐腐蚀等优点，物性数据物性数据相对密度1．19拉伸强度／MPa7O尤其是塑料微齿轮具有的体积小、传动紧凑等

4、独特熔体流动速率／1g·(10min)．8弯曲强度／MPa108优点，使其可在许多金属齿轮不宜使用的领域使密度／g·cm0．77断裂伸长率／％5用J。微注射成型是塑料微齿轮的主要成型方法，成型收缩率／0微注射成型不用再次滚齿，其相对浇铸和注塑滚齿mm·mm—l．o02～0．006冲击强度0．37／2．O硬度M一97热变形温度／℃loo的加工方式具有明显优势。吸水率／％0．3维卡软化点／℃113笔者利用模流分析软件Moldflow，以微齿轮的首先运用PRO／E建立塑料齿轮3D模型，由于注射成型为数值模拟对象，使用微流道进行充填，改在将C

5、AD图文件转换为Moldflow模型时，需要进行变注射速度参数(微流道深度和注塑压力)以观察网格划分等许多复杂的工作，而且建模质量不高，因微齿轮熔融塑料的充填行为，并通过与实际注射实此若通过使用CADDoctor塑料件分析前处理软件，验比较，探讨熔融塑料在微流道内的充填状况，以了自动对CAD图文件进行模型的修复与简化，然后将解熔融塑料在微尺寸流道里的流动情况，从而避免导出的UDM文件再导入MPI模块进行分析，就能塑料在微结构件内产生充填不良等问题，提高成型较易获得高质量的划分网格，保证分析结果的正确质量，降低生产成本，达到产量化目标，

6、为微齿轮成性与准确度。最后转化完添加浇注系统和冷却系型模具的结构设计、成型工艺参数的合理化等提供统，有限元分析模型如图1所示。图1中浇注系统理论参考。的主流道为圆锥体，其高度为30mm、上下圆直径为1有限元分析模型建立2和5mm；分流道为矩型体，其长、宽、深分别为20、以标准渐开线塑料圆柱直齿轮为研究对象，其5、21Tim。圆形微流道参数视研究项目而定，冷却水基本参数为模数m=0．5、齿数=10、分度圆压力角路为05inrn的圆柱体。=25。、齿厚b=1mm、齿顶高系数ha=1、顶隙系数c=0．25。现阶段用于微注塑成型的聚合物原料收

7、稿日期：2011-01—17林权，等：塑料微齿轮微流道注塑模充填研究39表2工艺参数正交试验设计及结果项目因素充填率／％A，oC曰／℃C／m．s一1D／s实验127080O．O51O95．5实验2270850．08l595．8实验3270900．1l2O97．4水实验4280800．082098．2图1有限元分析模型实验5280850．111098．3平实验6280900．05I598．32工艺参数分析及优化实验72908O0．111598．4微齿轮最终的质量表现很大程度上取决于生产实验8290850．O52O98．2中成型工艺参数的

8、选取。微齿轮注射成型加工工艺实验929090O．O81098．4均值196．23397．36797．33397．400参数主要包括：熔融温度、模具温度、注塑压力、注射均值298．26797．43397．46797．500