车用精密塑料齿轮注射成型工艺参数优化

摘要

随着塑料作为一种工程材料不断的发展,塑料齿轮在所有的标准齿轮应用中正在快速的取代金属齿轮,主要应用在汽车、家用器械、工业机械、电脑和电气及医疗设备等领域中,尤其近几年在汽车领域的应用更加广泛。因为相比较于金属齿轮,塑料齿轮的成本更低、重量更轻、加工设计更灵活。本文以典型的精密齿轮注塑成型制品——PA66精密小模数齿轮为应用案例,以成型填充率和制件跳动偏差为评价指标,研究工艺参数对齿轮这种复杂制件的影响规律,获得塑料齿轮优化方案以提高制件成型质量。主要研究工作如下:
　　 首先根据注塑模流动模拟理论,构建了熔体填充过程、流动过程、保压过程的基本方程,通过合理的假设对模型进行了简化,并给出了边界条件,为数值分析和求解奠定了坚实的理论基础。
　　 其次通过PA66精密小模数齿轮啮合要求和注射成型理论分析,以提高齿轮充填率作为质量目标来进行仿真研究,优化工艺参数。采用模流分析软件Moldflow MPI6.1进行了PA66精密齿轮充填过程中流动趋势仿真和注射成型的充填仿真正交实验,并利用S/N法和目标值法对仿真结果进行分析,预测模具温度、熔体温度、注射速率、保压压力、保压时间对制品充填率的影响,获得了制件充填最佳的工艺参数组合,同时确定了保压压力和熔体温度对制件充填率影响最大。
　　 最后实验研究了不同工艺参数条件下PA66车用精密塑料齿轮注射成型,对制品进行充填率分析,实验结果表明保压压力与熔体温度对齿轮成型重量的影响最大,且齿轮成型质量随保压压力和熔体温度的增加而增大,但后期增大的趋势趋于平缓。通过PA66精密小模数齿轮充填仿真研究和注射成型实验研究相结合的方式,得到注射成型最优工艺参数,对在该工艺参数下得到的齿轮进行啮合实验检测分析,发现最优参数下齿轮啮合平稳、质量可靠,齿轮传动平稳和准确的精度稳定在7级和8级之间。

目录

文摘

英文文摘

第一章 绪论

1.1 研究背景

1.2 塑料齿轮的发展概况及其在汽车中的应用

1.3 注射成型工艺参数对制件影响规律的研究现状

1.4 课题的意义及论文主要研究内容

第二章 塑料齿轮注射成型过程中充填流动的理论分析

2.1 注射成型中聚合物流动行为与影响因素

2.1.1 流体的流动行为

2.1.2 熔体流变性能的影响因素

2.2 聚合物充填过程的理论分析

2.2.1 聚合物充填过程的理论基础

2.2.2 聚合物充填过程的理论假设

2.2.3 聚合物充填过程的粘度分析

2.3 聚合物保压过程的理论分析

2.3.1 聚合物保压过程的理论基础

2.3.2 聚合物保压过程的粘度分析

2.4 聚合物充填评价指标的理论分析

2.5 本章小结

第三章 车用精密齿轮注塑成型数值模拟分析

3.1 概述

3.2 试验方法的选择与设计

3.2.1 常见的试验方法

3.2.2 试验方法的选择

3.2.3 正交法设计的理论基础

3.2.4 指标和因素的确定

3.3 材料的选择

3.4 车用精密齿轮注射成型仿真研究

3.4.1 仿真研究因子与水平及正交表选择

3.4.2 车用精密齿轮参数化精确模型的建立

3.4.3 车用精密齿轮注塑模型的建立

3.4.4 充填仿真正交试验及结果与讨论

3.5 本章小结

第四章 车用精密齿轮注射成型实验研究

4.1 概述

4.2 实验设备与材料

4.3 齿轮注射成型模具设计

4.3.1 齿轮模具型腔设计

4.3.2 齿轮模具浇口设计

4.3.3 齿轮模具排气设计

4.3.4 齿轮模具结构动作

4.4 充填流动实验及其结果分析

4.4.1 充填流动实验

4.4.2 实验结果分析

4.5 单因素实验及注射成型工艺参数对制品影响分析

4.5.1 单因素实验

4.5.2 精密电子天平称重

4.5.3 注射成型工艺参数对齿轮重量影响分析

4.6 齿轮双面啮合仪检测实验及实验结果分析

4.6.1 齿轮检测概况

4.6.2 齿轮双面啮合检测实验

4.6.3 最优工艺参数制件的跳动偏差的检测与分析

4.7 本章小结

第五章 结论与展望

5.1 全文工作总结

5.2 未来工作展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表学术论文情况