聚醚醚酮微型齿轮的注塑成型技术研究

摘要

微机械技术作为一种节能且技术密集型的高新技术，在国防、科学技术和国民经济等多方面领域拥有广阔的应用前景。作为微机械的代表产品，聚合物微型齿轮凭借着其价廉、质轻、噪声小等优点，不仅在很多应用领域取代了传统的金属齿轮，且凭借聚合物的自润滑性和耐磨性能被应用于无润滑油或者真空场所。本研究分析了聚醚醚酮材料(PEEK)的成型特点和物理性能，设计并制造了聚醚醚酮微型齿轮的注塑模具，并做了相关分析。具体内容如下:
　　(1)针对微型齿轮使用环境具有工作负载较大的特点，选择了综合力学性能优良的聚醚醚酮材料作为微型齿轮的注塑成型材料，介绍了聚醚醚酮的性能和应用，分析了聚醚醚酮的注塑成型的性能和要求。
　　(2)针对聚醚醚酮微型齿轮尺寸微小、结构复杂的特点，依据普通注塑模具的设计步骤和设计的要点，进行了微型齿轮的注塑模具的设计和制造。采用部分镶拼式的模具型腔结构，并使用电火花线切割技术进行动模镶件的加工，解决了模具型腔的加工难点。
　　(3)使用Moldflow软件进行了微型齿轮注塑过程的有限元量化模拟分析，验证了模具设计过程中浇注系统的流道平衡设计的合理性，指出了气穴、熔接痕等缺陷可能产生的位置;分析了不同的注塑工艺参数（熔体温度、模具温度、保压压力）对微型齿轮注塑过程的影响，指导了后续的注塑成型实验。
　　(4)使用聚醚醚酮材料进行微型齿轮的注塑实验，获得微型齿轮制件，测量微型齿轮制件的关键尺寸，分析微型齿轮的缺陷，在此基础之上分析注塑模具设计和制造过程及注塑成型过程中出现的问题，提出模具设计以及注塑工艺参数修改的意见。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 研究背景

1．2 微型齿轮国内外研究现状

1．3 聚醚醚酮材料的国内外研究现状

1．3．1 聚醚醚酮材料成型加工技术

1．3．2 聚醚醚酮材料的应用

1．4 微注塑成型模具研究现状

1．5 课题的提出以及主要研究内容

2 微型齿轮注塑成型材料的选择

2．1 选择聚醚醚酮材料的原因

2．2 聚醚醚酮材料的性能

2．3 聚醚醚酮材料的注塑成型要求

2．3．1 聚醚醚酮材料对注塑机的要求

2．3．2 聚醚醚酮材料对注塑模具的要求

2．3．3 聚醚醚酮材料对注塑成型工艺的要求

2．4 本章小结

3 聚醚醚酮微型齿轮注塑模具设计与制造

3．1 注塑成型过程

3．2 微型齿轮制件

3．3 模具设计要点

3．4 模具整体结构的设计

3．5 模具浇注系统的设计

3．6 模具成型零件的设计

3．6．1 定模镶件的设计

3．6．2 动模镶件的设计

3．7 模具脱模机构的设计

3．8 模具温度控制系统的设计

3．9 模具成型零件的加工及装配

3．9．1 定模镶件的加工

3．9．2 动模镶件的加工

3．9．3 动模镶件的装配

3．9．4 成型零件的加工和装配难点

3．10 本章小节

4 聚醚醚酮微型齿轮的注塑成型模拟分析

4．1 Moldflow软件简介

4．2 微型齿轮的注塑成型模拟分析流程

4．3 模具设计合理性的验证

4．3．1 浇注系统的流动平衡设计验证

4．3．2 微型齿轮制件缺陷的模拟分析结果

4．4 微型齿轮的注塑成型工艺模拟分析

4．4．1 熔体温度对填充效果的影响

4．4．2 模具温度对填充效果的影响

4．4．3 保压压力对填充效果的影响

4．5 本章小结

5 聚醚醚酮微型齿轮注塑成型实验研究

5．1 实验仪器和设备

5．2 实验过程

5．3 微型齿轮的尺寸测量

5．4 微型齿轮的成型缺陷分析及对策

5．4．1 脱模问题

5．4．2 齿轮尺寸偏差

5．4．3 齿轮齿形缺陷

5．5 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表学术论文情况

致谢