注塑模的新型冷却道设计概要Word文档格式.docx
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摘要
注塑模是大规模生产中最通用和最重要的手段之一。
在那个过程中,因为冷却系统几乎决定了注塑周期而使得其变得尤加重要。
好的冷却系统设计能够降低周期而获得稳固的零件尺寸。
本文讲述一种专门为注射成型模具设计的新型方形截面冷却道,以某工业零件为例,利用moldflow模拟分析软件,对该新型冷却道系统与一般冷却道进行各种模拟与实验,并进行对比分析。
利用微型注塑机对塑件试样进行多种实验,对比结果将以温度对模具表面、冷却时刻或者塑件冻结时刻的阻碍描述出来,最终以达到降低塑件周期。
关键词:
共形冷却道,moldflow周期,方形
简介
生产塑件中,注射模是一种广为利用的制造工艺[1]。
注射模的差不多原那么是固体聚合物在熔融状态下注射进模腔内,通过冷却,然后在模中被顶出。
因此注射模工艺过程涉及到填充时期,冷却时期和顶出时期。
因此注射模的工艺过程要紧确实是决定于成型周期,而冷却时刻又是最重要的一个步骤。
成型的冷却时刻决定了生产塑件的速度。
一直以来,现代工业中,时刻与成本有着专门大的关连,生产时刻越长成本越高。
降低零件冷却时刻将会大大提高生产速率和降低成本。
因此在典型的成型过程中,了解并优化热传导是专门重要的。
注塑件和模具之间的热交换对注射成型的经济行为起着决定性的因素。
必须达到稳固状态下〔即能够脱模时〕才能将塑件热量开释。
需要达到那个状态的时刻叫做零件冷却时刻或者冻结时刻。
正确的冷却系统设计必须使得聚合塑料件与模具之间有最正确的热传导。
在传统的模具中,通过在模心和模腔里创建直孔,然后通以冷却液并导走聚合塑料件余外的热量,能够实现降低冷却时刻。
这种加工孔的方法依靠于一般加工工艺,例如钻孔,却不能生产复杂的轮廓状通道或者立体空间里的隐藏部位。
另一种适合模腔和模心形状的方法能够为注塑模工艺提供一种更好的热传导方案,因此能够优化周期。
这种方法利用不同平面的交错轮廓通道,与模具表面尽可能贴近,以增加对熔融聚合物热量的吸取,这种方法保证了塑件冷却的一致性和效率。
目前,随着快速成型的利用,例如直截了当金属沉积〔DMD〕,直截了当金属激光烧结〔DMLS〕和许多先进的运算机辅助工程〔CAE〕软件,更多高效的冷却道能够通过复杂布局与交错截面的设计和制造获得。
本文讲述一种为注射模而设计的方形截面的冷却道〔SSCCC〕,以某工业塑件的圆盘形作为试样进行模拟试验,并通过MPI软件将之与一般直冷却道〔CSCC〕进行对比。
对比得出的实验结论也是通过SSCCC和与CSCC对圆盘的注塑试样的阻碍进行对比而得出。
结果显示SSCCC相关于CSCC,有着更加好的冷却和温度分布成效。
塑件设计与模具设计
塑件设计
圆盘塑料件有PP聚合物组成,如图1〔a〕,由Pro-Engineer设计,后以IGES格式导出文件并将之导入MPI进行分析。
塑件体积是177.9cm3,质量为162.3g。
试样同样也是由Pro-Engineer设计,如图1〔b〕,实验结果通过两种材料——PP和ABS进行过处理,试样体积是8.8cm3,ABS和PP的质量分别为8.68g、8.13g。
图1(a)圆盘塑件的CAD模型图1(b)试件CAD模型
模具设计
模具设计差不多通过Pro-Engineer的模具设计模块完成并通过数控机床加工制造。
模具分为两部分,模心与模腔,如图2。
SSCCC通过CNC加工,一部分在腔板上,另一部分在心板上,板与板之间通过螺钉连接,为了幸免水泄漏,使用液体垫圈〔佩马特克斯〕。
图2两块腔板与心板的CAD装配图
分析和分析结果
使用MPI模拟软件对塑件进行分析[5]。
分析顺序是流淌—冷却—翘曲分析。
使用PP聚合物作为分析对象,对CSCC和SSCCC进行比较分析。
CSCC的直径是12mm,SSCCC的长度是12mm,如图3。
全局网格划分的平均长度是0.995cm,CSCC个SSCCC的网格单元数目分别为12944和12291.
图3〔a〕CSCC的MPI分析图3〔b〕SSCCC的MPI分析
冷却介质温度差不多上25°
C。
雷诺数为1000,熔融温度为230°
C,比较结果如图4,图中说明了SSCCC相关于CSCC,有更好的温度分布和更少的冷却时刻。
对CSCC而言,除了顶部位置外,大部分都在24S冷却,然而SSCCC需要的时刻是少于20S。
同时,CSCC的冷却时刻在0.46—93.7S之间,SSCCC那么在0.3—87.15S之间。
因此,使用SSCCC方案,能够降低5S的冷却时刻即35%的冷却时刻。
实验结论和结果
实验结论通过使用圆形塑件试样获得,制造试样的模具如图5。
塑件直径为40mm,厚7mm。
模具大小为10×
10×
2.5cm3。
模具材料是低碳钢。
实验通过微型注射机〔TECHSOFT微型注射机〕完成,如图6,TC08K型的PCIO技术用来测量试件顶部和底部表面的温度。
ABS和PP材料的熔融温度达到250°
C,冷却介质是一般水,室温是25°
C,因此水是冷却水,CSCC和SSCCC的直径是5mm。
使用两个温度计,试件每一刻的表面温度都被测量到。
图7和图8的温度分布比较说明了,试件顶部与底部的降温需要30S。
图5〔a〕SSCCC的低碳钢模心和模腔图5〔b〕CSCC的低碳钢模
图6注射模的实验设备
图7ABS温度比较点
图8PP温度比较点
从图7能够明白,关于ABS,使用SSCCC方案时,试件的顶部和底部表面温度比CSCC更早达到冷却温度。
关于SSCCC,在注射后,最大的顶部和底部温度记录是53.36°
C、52.1°
30S后,温度下降到42.47°
C、43.07°
然而关于CSCC,它的温度是53.24、52.01和47.47、47.2°
因此使用SSCCC能够达到4~5°
C的下降。
同样结果也在PP试件中获得,从图8能够看出,使用SSCCC后,温度能够下降2~3°
在实验过程中,使用了60个同样的试件,数据的结果几乎一致,图9所示为ABS何PP的样本。
图9实验用的样品试件〔左为ABS,右为PP〕
结论
冷却过程是注射模的中最重要的一个过程,因为它常常占了周期的一半,同时也直截了当阻碍着塑件产品的收缩,弯曲和翘曲,因此设计好冷却道是专门重要的,因为它阻碍着生产效率和产品质量。
MPI模拟结果和实验结果证明了使用方形截面冷却道有效降低了35%的冷却时刻,注射周期缩短了20%。
因此大大的改善了注塑件的生产效率和产品质量。
致谢
在此我感谢Meredith女士,菲尔沃森工程及工业科技以及斯威本科技大学的数控加工与模具制造技术学院对我这次的支持。
参考文献
[1]D.V.Rosato,D.V.RosatoandM.G.Rosato,InjectionMouldingHandbook3-rded,Boston,KluwerAcademicPublishers,(2003).
[2]X..Xu,E.SachandS.Allen,TheDesignofConformalCoolingChannelsInInjectionMouldingtools,J.ofMater.ProcessingTechnology,164-165,pp1294-1300,(2005).
[3]D.E.Dimla,M.Camilotto,andF.Miani:
Designandoptimizationofconformalcoolingchannelsininjectionmouldingtools,J.ofMater.ProcessingTechnology,164-165,pp1294-1300(2005).
[4]ABSaifullah,S.H.MasoodandWgorSbarski,cycletimeoptimizationandpartqualityimprovementusingnovelcoolingchannelsinplasticinjectionmoulding.ANTEC@NPE2020,USA.
微注射成型:
零件脱模的表面处理成效
C.A.Griffiths1,S.S.Dimov1,E.B.Brousseau1,C.Chouquet2,J.Gavillet2,S.Bigot1
1ManufacturingEngineeringCentre,CardiffUniversity,CardiffCF243AA,UK
2FrenchAtomicEnergyCommission(CEA),LaboratoryofInnovationforNewEnergyTechnologiesandNanomaterials(LITEN),38054Grenoble,France
微注射成型作为一种仿制成型方法,是微型制造的关键技术之一,对过程的明白得约束着已选定的生产路线,这一点在设计时期和大规模生产中专门必要的。
在这项研究中一种模具表面处理被用作研究那些拥有微观特点的零件的脱模成效,专门是一种表层涂有类金刚石碳〔DLC〕的模具将会与没有涂有DLC的同种模具进行对比。
通过一连串的实验测试出四个工艺参数的阻碍——融解和模具温度,冷却和弹出时刻,这些工艺参数将会用来评判脱模过程,利用两种高分子材料——PP和ABS,重点关注脱模力,最终引出DLC表面处理的阻碍和各种因素的阻碍的结论。
微注塑模,表面处理,脱模,微流体
介绍
微流控技术在许多领域都广为运用,例如生物技术、流式细胞仪、医疗诊断和微化学。
这种微仪器设备的成功进展高度依靠于能够经济又可靠地生产大规模微型组件的制造系统。
在那个前提下,聚合物的微注射成型技术是微型制造的关键技术之一。
为了获得经济可靠的微流控技术的产品零件,了解阻碍微型注射成型的因素并形成系统性的研究是专门重要的。
在成型周期的凝固时期,聚合物熔体在模腔壁上收缩并成型。
在那个进展时期,零件的内部应力必须被克服,以幸免随后造成的局部偏移。
在打碎聚合物和模腔之间的粘料时,为了幸免翘曲变形,抑止局部偏移的最大等效应力不应超过材料的拉伸屈服应力[1]。
因此,阻碍脱模过程的因素必须加以研究,幸免因为塑件变形而造成破坏零件特点和引入更多的内部应力。
本文将讲述那些拥有微观特点的零件,在不同的表面处理下表现出来的成效。
本文由如下的几部分组成,下一章将研究阻碍排出的重要因素,专门零件成型动力和表面处理方式。
然后,把那些检测脱模的腔涂料阻碍所用到的实验装置和测试工具用实验结果描画出来。
最后列出实验结果,并分析微注射成型的表面处理和脱模力之间的关系。
脱模因素
拔模力
聚合物注射成型过程中,对零件和模具之间粘附力的推测是一项专门复杂的任务,由于它依靠于产品的几何与工艺参数,如过程中的温度、压力调控。
脱模力〔开释力〕被定义为模具与聚合物界面之间的总摩擦力。
以往对注射成型和脱模的研究,实例说明摩擦因素是专门难说明的。
同时它说明注射压力对脱模力的阻碍并不显著,在过程中,它的摩擦系数与公布出来的摩擦系数大相径庭。
鉴于顶针的数量对拔模力的阻碍,具体而言,成型零件的压力分布与顶针的数量成反比。
在另一项研究中,脱模力的大小随着模具的表面粗糙度的增加而增加。
保压压力和腔体的表面温度对脱模力的
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- 注塑 新型 冷却 设计 概要