外文翻譯 --注射模部件的小型化尺度問題(譯文）

1、 第 1 頁 共 6 頁中文 中文 4460 字出處： 出處：Journal of manufacturing science and engineering, 2004, 126(4): 733- 739外文翻譯： 外文翻譯：注射模部件的小型化尺度問題 注射模部件的小型化尺度問題摘要： 摘要：注射模部件的小型化尺度問題引起了相關(guān)設(shè)計(jì)和及其過程參數(shù)的改變，結(jié)果產(chǎn)生了相關(guān)尺度效應(yīng)，尺度效應(yīng)可以是一階的或二階的。一階可以用標(biāo)準(zhǔn)模型來描述，而

2、二階則不可。本文只針對(duì)注射模小型化所產(chǎn)生的一階尺度效應(yīng)進(jìn)行分析，通過注射模熱傳遞和流動(dòng)過程的尺度分析，尺度效應(yīng)對(duì)模具性能參數(shù)改變的分析，提出了在超薄壁零件和微型構(gòu)件中消除或減少相關(guān)尺度模難題的方法。特別地提出了一種比例充填方法，并經(jīng)實(shí)驗(yàn)得到證實(shí)。關(guān)鍵詞： 關(guān)鍵詞：小型化 注射模 尺度分析 尺度效應(yīng)1、 概述 概述注射模部件在尺寸和重量方面的小型化已經(jīng)成為一種不可阻擋的趨勢(shì)，例如電子器件的注射模設(shè)計(jì)，經(jīng)歷了從標(biāo)準(zhǔn)模到薄壁模設(shè)計(jì)

3、的轉(zhuǎn)變，對(duì)一些特殊的器件，應(yīng)該用超薄壁模設(shè)計(jì)，電子部件的小型化需要在增加 L/T 比時(shí)降低零件厚度。對(duì)這些模具進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí) L/T 比在 10 到 100 之間或稍大。塑料制品由于其自身的優(yōu)點(diǎn)使得在光電通訊、影像傳輸、生化醫(yī)療、信息存儲(chǔ)、精密機(jī)械等應(yīng)用領(lǐng)域扮演著重要角色。為了能夠生產(chǎn)具有實(shí)用價(jià)值的微細(xì)組件，許多新興制造技術(shù)隨之產(chǎn)生，包括光刻，電鑄及脫模技術(shù)(LIGA)、紫外光蝕刻技術(shù)(UV)、放電加工(EDM)、微注射成型、精密磨削和精密

4、切削等。微注射成型技術(shù)以容易實(shí)現(xiàn)低成本大規(guī)模生產(chǎn)具有精密微細(xì)結(jié)構(gòu)零件的優(yōu)點(diǎn)成為世界制造技術(shù)的研究熱點(diǎn)之一。世界上目前有幾個(gè)大學(xué)和研究機(jī)構(gòu)在進(jìn)行研究，并且許多微細(xì)結(jié)構(gòu)零件應(yīng)用微注射成型已獲得成功。最近在深度 X 射線和微電子器件成型方面的研究進(jìn)展使得制造 0.5—100μm 尺度和 L/T 在 5—10 之間的微型部件成為可能。然而高 L/T 注射模的設(shè)計(jì)仍然是一技術(shù)難題。 系統(tǒng)尺度減小時(shí)，常常引起主要相互作用力的改變，導(dǎo)致物質(zhì)性

5、能及其運(yùn)動(dòng)規(guī)律第 3 頁 共 6 頁Weissenberg 數(shù)較小，松弛時(shí)間較短，流體可以認(rèn)為是純粘性的。下面的討論中，用于標(biāo)準(zhǔn)注射模成型中，型腔邊界假定無流動(dòng)。2．1 等溫聚合物流動(dòng) 等溫聚合物流動(dòng)假定不考慮熱交換，方程（1）可以寫成與厚度無關(guān)的形式，見式（2） ，H 為制件厚度， x 是標(biāo)準(zhǔn)化厚度后的流速。黏度與剪切速率和壓力相關(guān)。方程（2）表明相同 ? ~的壓力作用于不同壁厚的模具型腔澆口時(shí)，具有相同的剪切速率和切向壓力，從而有相

6、同的粘性。進(jìn)而可推出等溫聚合物流體壓力相同時(shí)，L/T 與制件壁厚無關(guān)。這只是當(dāng)雷諾數(shù)與幾何尺寸匹配時(shí)，同等流量的一個(gè)特例。流動(dòng)中處理尺寸問題時(shí)用相同的標(biāo)準(zhǔn)化平均速度是有用的。式（3）中 ρ 是流體密度，可以看到，雷諾數(shù)與制件厚度的平方成正比。Weissenberg 數(shù)也可以用下面式子表示，見式（4） ，其中 為標(biāo)準(zhǔn)化厚 L ~度后的流體長度，λ 為黏彈性流體擠壓后產(chǎn)生彈應(yīng)力的松弛時(shí)間。可以看到流速 相 u ~同時(shí)具有相同的 Ws 數(shù)。因

7、此，Hele-Shaw 流動(dòng)模型對(duì)于小型化的型腔仍然適用。圖1：表面張力相對(duì)腔長度的變化對(duì)于同構(gòu)幾何尺寸因子可以用于研究無因子群尺度效應(yīng)，見式（5） ，其中 H0 是初始厚度，H1 為小型化的厚度，比例定律對(duì)于雷諾數(shù)有式（6） ，對(duì)于 Weissenberg 數(shù)有式（7） ，可以看到 Weissenberg 數(shù)是與尺寸無關(guān)的。2．2 表面張力效應(yīng) 表面張力效應(yīng)型腔變薄時(shí)，熔體前沿表面張力將增加。對(duì)于細(xì)長型腔，由于表面張力熔化界面的對(duì)應(yīng)壓

8、力可由式（8）計(jì)算；γs 是 N/m 單位上液體表面張力，θ 是腔壁與液體的接觸角。另一方面，與粘應(yīng)力有關(guān)的聚合物入口壓強(qiáng)可由下式表示：式（9） 。上面關(guān)于表面張力 Sur 的定義是近似的，因?yàn)楸砻鎻埩π?yīng)接觸角近似為非常小，cosθ≈0.對(duì)于一聚合物熔體有式（11）的關(guān)系.將式（11）帶入式（10）可得式（12） 。假如考慮η=1000 Pa-s，ū=100/s，γs=0.05N/m.表面張力作為 L 的函數(shù)列于圖 1?？梢钥闯鲂颓婚L