1、“.....结果产生了相关尺 度 效应，尺 度 效应 可以是 阶的 或 二阶的。阶可以用标准 模型 来 描述 ，而二阶则不可。本文只针对注射模小型化所产生的阶尺 度 效应进行分析，通过注射模热传递和流动过程的尺 度 分析，尺 度 效应 对 模具性能参数 改变 的分析 ，提出了在超薄壁 零件 和微 型构件 中消除 或减少 相关尺 度 模 难题 的方法。特别地提出了种 比例 充填方法 ，并经实验得到证实。 关键词 小型化 注射模 尺 度 分析 尺 度 效应 概述 注射模 部 件在尺寸和重量方面的小型化已经 成为种 不可阻挡 的趋势，例如 电子 器件 的 注射模 设计 ，经历了从标准模到薄壁模设计的转变，对些特殊的器 件， 应该用超薄壁模设计，电 子部件 的 小型化需要 在增加 比时降低零件厚度。对这些模具进行设计时 比在 到 之间或稍大......”。

2、“..... 为了能够生产具有实用价值的微细组件，许多新兴制造技术随之产生，包括光刻，电铸及脱模技术 紫外光蚀刻技术 放电加工 微注射成型精密磨削和精密切削等。 微注射成型技术以容易实现低成本大规模生产具有精密微细结构零件的优点成为世界制造技术的研究热点之。 世界上目前有几个大学和研究机构在进行研究，并且许多 微细结构零件 应用微注射成型 已获得成功。 最近 在深度 射线和微电子器件成型 方面 的 研究进展 使得 制造 尺度和 在 之间的微型部件 成为可能。然 而高 注 射模的设计仍然是技术难题。 系统尺度 减小时 ，常常引起主要相互作用力的 改变 ，导致物质性能及其运动规律和原理的质的区别。 许多现有的成熟的注射成型技术和理论 可能行不通......”。

3、“..... 注射模中需要解决的尺度相关问题是如何把标准 件 模成型设计的过程 经过合适尺度化用于小型化部件。标准件注射模充填时间从 十分 之秒 到 十分之几秒 ，注射压力从几 兆帕 到大约 兆帕 ，周期从几秒到几十秒。 这些注射成型条件由于采用的是标准件 ， 型腔中塑料熔体均匀流动 使得产品可以达到 预想结果。通过 分析模具工艺所存在的尺度限制研究进展和方法 ，可以 得出 高 超薄壁注射模设计当前所存在的 困难 的解决方法 。 小型化引起的尺度效应可以是阶的，也可以是二阶的，阶尺度效应可以用 连续介质 力学理论进行预测，而二阶则不可。注射模阶尺度效应的个表现是部件厚度减少时浇口热导增加。尺度效应可以 使得微塑性成型的些特性与传统成型相比发生很大变化，对材料的塑性变形行为......”。

4、“..... 关于二阶尺度效应的讨论很多，本文主要关于阶尺度效应， 由于 它可以用经典的连续 介质力学 模型来研究。 微成型件尺寸的不断减少，成型件表面积与体积的比值大幅增加。单个晶粒 对坯料的机械性能和变形行为的影响开始成为主导。然而，尺度所引起的质量问题很难预测。尺度减小时，部件应该完全填充并很好的满足设计者的初衷。 成型性 ，是需要关注的个重要 问题。由于 成型 直接 受到 型腔聚合物的流动和热传递过程的影响 ， 因而 分析 聚合物的流动和热传递过程 注射模的尺度效应时是有用的。在这篇文章中， 首先用 无 因次分析 来研究尺度效应 对 注射模流动和热传递工艺的影响，成功地进行了模成型仿真。 关于 无 因次分析 在材料成型中的应用可以在有关书中找到 。相关论述中提出 无 因次分析 在尺度行为方面的研究。特别是提出了种 尺度 充填方法，并经实验得到证实......”。

5、“.....通常近似假设流体在恒定时间内达到稳态流动，忽略其惰性效应，近似认为为牛顿流体， 以 维流 动分析为例 ，根据能量守恒定律， 流动模型可以写为 式 和 分别为厚度和流动方向，  是液层流动 速率 ， 是压力， η 为黏度，牛顿流 动 模型的有效性可以用 魏森贝格数 证实。高的熔化温度时，由于 数 较小，松弛时间较短，流体可以认为是纯粘性的。下面的讨论中，用于标准注射模成型中，型腔边界假定无流动。 等温聚合物流动 第 页 共 页 假定不考虑热交换，方程 可以写成与厚度无关的形式，见式 ， 为制件厚度，  是标准化厚度后的流速。 黏度与剪切速率和压力相关。方程 表明相同的压力作用于不同壁厚的模具型 腔浇口时，具有相同的剪切速率和切向压力，从而有相同的粘性......”。

6、“..... 与制件壁厚无关。这只是当雷诺数与几何尺寸匹配时，同等流量的个特例。流动中处理尺寸问题时用相同的标准化平均速度是有用的。式 中 是流体密度，可以看到，雷诺数与制件厚度的平方成正比。 数 也可以用下面式子表示，见式 ， 其中 为 标准化厚度后的流体长度 ， 为黏弹性流体挤压 后 产生弹应力的松弛时间 。可以看到流速 相同时具有相同的 数。因此， 流动模型对于小型化的型腔仍然适用。 图 表面张力相对腔长度的变化 对于同构几何尺寸因子可以用于研究无因子群尺度效应，见式 ，其中 是初始厚度， 为 小型化的 厚度， 比例 定律对于雷诺数有式 ， 对于 数 有式 ，可以看到 数 是与尺寸无关的。 表面张力效应 型腔变薄时，熔体前沿表面张力将增加。对于细长型腔......”。

7、“..... 是腔壁与 液体的接触角。另方面，与粘应力有关的聚合物入口压强可由下式表示式 。 上面关于表面张力 的定义是近似的，因为表面张力效应接触角近似为非常小， 对于聚合物熔体有式 的关系 将式 带入式 可得式 。假如考虑 η ， ū， 表面张力作为 的函数列于图 。可以看出型腔长度大于 时表面张力不到 非等温聚合物 向量 张力形式能量方程以下 面 形式 给出 式 ，其中 为定压比热容， 为传热系数， б 是张量 ， 为温度， 为时间 贝克来 数 代表对流 强度和 扩 散 强度 的 相对大小 。 数定义为式 ，其中 为 传热 系数，对于聚合物取流速 , 般尺寸的注射模有 可以得到 格雷茨数 是个方向热对流和另方向对流的比值，这个无因次量用于 主要对流方向和热导方向不同且具有不同的特征长度......”。

8、“.....而对流方向为 壁厚方向 。 数可由下式表示 ，对于标准注 第 页 共 页 射模 ,可得 。 布伦克曼数 数可以表示成式 所示，流速 ，η , ,可得 数为 冻结时间量度 从 数和 数的尺度分析可以看出 ，比较厚度方向的热导 ,对流和粘 性耗散 在能量方程中会很快减小。填充阶段浇口温度随零件厚度的变化见图 。对于大约 厚的标准零件 ，型腔内部温度由于粘性加热而增加。对于有 厚的薄壁零件， 会有很强的 热对流 使得平均温度很快降低。 在超薄壁模和微模成型中，填充阶段熔体的冻结时间可以由简单维热传导方程求得，基于方程 ，冻结时间 可以由整个聚合物熔体达到冻结温度 的时间来预测，见式 ，其中 为注射温度， 为模具型腔温度......”。

9、“.....填充长度采用 比可以更好的得到理解，对于恒定粘性等温流体的细长腔， 可以用下面的方程预测，式 ，从方程中可以看出，成型性与 尺度因子是无关的，因此零件尺度减小时成型性并不会改变。 聚碳酸酯 被 作为 塑料原料 ，注射温度设为 ，同时 采用 注射温度的成型环境做比较，并把 环境仿真等温成型环境 等温环境下 填充过程 由于 粘性耗散 效应实际上并不是等温的，两种环境下流速分别为 和 ，第个流速为快速注射速度而第二个为标准注射速度，仿真过程 采用细长型腔，四种不同厚度的零件其宽厚比保持恒定为 仿真结果见图 ，这些结果会在下面进行讨论......”。