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车用精密塑料齿轮注射成型工艺参数优化

宁林波  
【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。


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