微型塑件注射成型充填流動(dòng)模擬及試驗(yàn)研究.pdf

1、注射成型技術(shù)高效高精度、低成本、大批量自動(dòng)化生產(chǎn)等優(yōu)勢(shì)，以及聚合物材料耐腐蝕、抗氧化、質(zhì)量輕、比強(qiáng)度高等優(yōu)點(diǎn)，使得以聚合物材料為主的微注射成型技術(shù)異軍突起，成為精密微小零件成型加工技術(shù)的研究熱點(diǎn)之一。微注射成型充填流動(dòng)過程是微注射成型的核心部分。但微型塑件的結(jié)構(gòu)尺寸及體積微小，傳統(tǒng)注射成型工藝?yán)碚摵头椒ú荒芡耆脕碇笇?dǎo)微注射成型，故需要根據(jù)微注射成型特點(diǎn)，研究微型塑件注射成型充填流動(dòng)行為。本文以微型塑件-細(xì)胞培養(yǎng)皿為研究對(duì)象，采用理論分

2、析、數(shù)值模擬及注射成型試驗(yàn)相結(jié)合的方法，對(duì)微型腔中熔體充填流動(dòng)過程中的對(duì)流換熱系數(shù)、成型工藝參數(shù)進(jìn)行了研究。主要研究?jī)?nèi)容如下：
　　 ⑴結(jié)合微注射成型工藝特點(diǎn)，借鑒傳統(tǒng)注射成型熔體充填流動(dòng)的研究方法，對(duì)粘性流體力學(xué)基本方程進(jìn)行合理假設(shè)和適當(dāng)簡(jiǎn)化，建立了微注射成型中熔體充填流動(dòng)的控制方程、本構(gòu)方程和對(duì)流換熱系數(shù)模型。
　　 ⑵采用雙料筒毛細(xì)管流變儀測(cè)得聚合物熔體的粘度數(shù)據(jù)，應(yīng)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(dòng)過程的仿真提供了較準(zhǔn)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(dòng)時(shí)對(duì)流換熱系數(shù)和工藝參數(shù)對(duì)流動(dòng)行為的影響。結(jié)果表明，對(duì)流換熱系數(shù)對(duì)細(xì)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(zhǔn)確的對(duì)流換熱系數(shù)是微注射成型充填流動(dòng)模擬結(jié)果準(zhǔn)確的重要因素之一。注射速度對(duì)細(xì)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(dāng)所需

4、最大注射壓力小于設(shè)定的注射壓力值、注射量大于流道和微型腔的總體積時(shí)，注射壓力和注射量對(duì)填充率沒有影響。
　　 ⑷進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證了模具微型腔抽真空對(duì)微型塑件成型質(zhì)量影響的重要性；并通過正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法研究工藝參數(shù)對(duì)細(xì)胞培養(yǎng)皿充填成型質(zhì)量的影響規(guī)律，得到了工藝參數(shù)對(duì)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(xì)胞培養(yǎng)皿塑件。試驗(yàn)結(jié)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(shí)間分別次之。比較模擬與